中國(guó)冶金報(bào)社 中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 趙萍 報(bào)道
“2022年，六部門聯(lián)合發(fā)布的《工業(yè)能效提升計(jì)劃》提出到2025年新增高效節(jié)能電機(jī)占比達(dá)到70%以上的目標(biāo)。在高效、高速、節(jié)能方面顯露獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的非晶材料，有望為電機(jī)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性發(fā)展機(jī)遇。”5月16日，中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)非晶合金應(yīng)用分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)張華在第二屆全國(guó)非晶電機(jī)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)上介紹了非晶電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及8大發(fā)展方向，并為非晶電機(jī)產(chǎn)學(xué)研合作提出建議。
圖為張華。（非晶分會(huì)供圖）
張華介紹，非晶合金是全生命周期綠色新型合金軟磁材料，具有使用節(jié)能、制造節(jié)能、回收節(jié)能的特點(diǎn)。非晶電機(jī)則是基于非晶合金材料制造而成，核心是由非晶鐵芯替代硅鋼鐵芯，比傳統(tǒng)硅鋼電機(jī)在能效提升、小型化和輕量化等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)前，非晶電機(jī)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，已成為電機(jī)行業(yè)的一個(gè)重要分支。我國(guó)非晶電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)創(chuàng)新取得明顯成效，已有多項(xiàng)全球首發(fā)，如全球首個(gè)“納米晶-非晶”超效電機(jī)首次突破“大功率與小體積”不可兼得的技術(shù)難題，在最大功率達(dá)到260千瓦的情況下，電機(jī)重量?jī)H為21.5千克，體積為2.65升，功率密度高達(dá)12千瓦/千克，領(lǐng)先于行業(yè)平均水平的6千瓦/千克，電機(jī)工況效率提升至97.5%，電機(jī)最高效率達(dá)到98.5%等。此外，全球首臺(tái)使用非晶電機(jī)的載人飛行汽車成功試飛，為解決交通擁堵問(wèn)題提供新范式。
“非晶合金憑借高磁導(dǎo)率、高電阻率等優(yōu)異電磁性能，應(yīng)用于電機(jī)具有明顯發(fā)展優(yōu)勢(shì)，尤其在高頻、高速應(yīng)用場(chǎng)合，具有廣闊的發(fā)展前景。”隨后，張華介紹了非晶電機(jī)的8個(gè)主要發(fā)展方向。
一是非晶電機(jī)適用性材料的成分設(shè)計(jì)。他建議，可通過(guò)合金成分的調(diào)控和微觀結(jié)構(gòu)的控制，改善非晶合金的導(dǎo)磁性能和穩(wěn)定性，結(jié)合非晶電機(jī)特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出適用性材料。
二是非晶電機(jī)適用性材料的制備工藝。由于非晶態(tài)材料的制備過(guò)程較為復(fù)雜，需要采用特殊的制備技術(shù)和設(shè)備，如何制備出適合電機(jī)用的高性能、易加工材料是當(dāng)前新課題。
三是非晶電機(jī)鐵芯的加工方式。目前，國(guó)內(nèi)有兩條主要工藝路線，分別是線切割和沖壓，新加工方式包括激光加工、3D打印、過(guò)冷液相區(qū)壓鑄、粉未冶金、超聲成型等，但有待進(jìn)一步進(jìn)行可行性驗(yàn)證。
四是非晶電機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模型的建立。他介紹，非晶電機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模型涉及電磁學(xué)、材料科學(xué)、力學(xué)等多領(lǐng)域，還需充分考慮非晶態(tài)材料的特性和制造工藝的限制，以確保設(shè)計(jì)的可實(shí)施性和可行性。
五是非晶電機(jī)的應(yīng)用拓展。目前，除新能源汽車外，當(dāng)前值得關(guān)注領(lǐng)域有數(shù)據(jù)中心、飛行汽車、AI大模型、人形機(jī)器人、醫(yī)療電機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等。
六是非晶電機(jī)的檢測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)搭建。搭建非晶電機(jī)的檢測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括確定檢測(cè)參數(shù)(轉(zhuǎn)速、功率、效率、溫度、噪聲等)、選擇合適的儀器、設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集與處理軟件等。
七是與競(jìng)爭(zhēng)材料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)開(kāi)發(fā)。例如，可利用稀士永磁材料制造非晶電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，提高磁場(chǎng)強(qiáng)度和效率；使用高溫超導(dǎo)材料制造非晶電機(jī)的繞組，提高功率輸出和能效等。
八是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)輔助材料開(kāi)發(fā)。他介紹，涉及的輔助材料有磁性材料、絕緣材料、散熱材料、導(dǎo)電材料、結(jié)構(gòu)材料等，具體有碳化硅控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。
“非晶電機(jī)產(chǎn)學(xué)研合作需要合作雙方充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)資源共享、人才引進(jìn)、技術(shù)交流等方式，實(shí)現(xiàn)合作共贏，共同推動(dòng)非晶電機(jī)在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。”最后，張華對(duì)非晶電機(jī)產(chǎn)學(xué)研合作提出建議。
一是參與實(shí)際項(xiàng)目的研究。可加入或組建一個(gè)正在進(jìn)行非晶電機(jī)研究的團(tuán)隊(duì)或?qū)嶒?yàn)室，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并尋求合作。
二是注重對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。可對(duì)于非晶電機(jī)的新發(fā)明、創(chuàng)新技術(shù)或獨(dú)特設(shè)計(jì)申請(qǐng)專利，也可在與合作伙伴進(jìn)行交流或合作時(shí)簽署保密協(xié)議。
三是積極參與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定、修訂。標(biāo)準(zhǔn)化可以促進(jìn)非晶電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，提高技術(shù)可靠性，并利于加速非晶電機(jī)的推廣應(yīng)用。
