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記者 趙萍 報道
圖為會議現(xiàn)場
“非晶合金電機重點對應(yīng)有高功率密度需求的中高頻電機，市場容量將超過1000億臺以上，應(yīng)用前景非常廣闊。”
“非晶合金材料被國內(nèi)外學者稱作‘雙綠色’軟磁功能材料。”
“非晶合金永磁電機在高速高頻場合具有顯著優(yōu)勢和應(yīng)用前景。”
“高速電機由于高轉(zhuǎn)速使鐵芯損耗、電樞銅耗和轉(zhuǎn)子渦流損耗大幅增加，有效抑制手段包括采用高頻低損耗的非晶合金鐵芯等。”
…………
3月21日，在首屆非晶電機技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會上，來自國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的專家學者、企業(yè)代表圍繞非晶電機技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用主題分析了非晶合金在電機應(yīng)用中的獨特優(yōu)勢，并剖析了其當前面臨的技術(shù)問題成因，提出了解決問題的新思路、新方法，為非晶電機高質(zhì)量發(fā)展助力。
01 用非晶合金制造的電機具有顯著發(fā)展優(yōu)勢
根據(jù)已公開統(tǒng)計數(shù)據(jù)，電機用電量占社會所有用電量的50%，如果將所有電動機效率提高5%，則全年可節(jié)約電量達1806億千瓦時。可以預(yù)見，電機增效降耗將帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。而非晶合金作為一種新型軟磁材料，具有優(yōu)異的電磁性能(高磁導率、低損耗)。將非晶合金應(yīng)用于電機鐵芯來替代常規(guī)硅鋼片材料，能夠顯著降低電機的鐵耗，提高電機效率，節(jié)能效果顯著，尤其對于鐵耗占主要部分的高頻電機應(yīng)用場合，如電動車驅(qū)動電機、高速電主軸、航空發(fā)電機、艦船發(fā)電機和其他軍事領(lǐng)域等，節(jié)能效果更好，具有廣闊的應(yīng)用前景。
會上，桂林電子科技大學教授唐成穎介紹，用非晶軟磁材料作為鐵芯材料制造的變壓器比硅鋼變壓器空載節(jié)能60%～80%。其代替硅鋼、坡莫合金和鐵氧體等作為變壓器鐵芯、電機鐵芯、電抗器、互感器、傳感器等，可提高變壓器效率、縮小體積、減輕重量、降低能耗。
沈陽工業(yè)大學教授佟文明在報告中也指出，目前，非晶電機產(chǎn)業(yè)化已取得初步進展。可見，我國同時具有非晶合金材料與稀土永磁材料的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，發(fā)展非晶合金永磁電機符合國情，大有可為。他建議，非晶合金材料、非晶合金鐵芯、高速高頻永磁電機、控制系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢單位可聯(lián)合開展攻關(guān)，推動非晶合金永磁電機發(fā)展。
除了自身具有電磁性能優(yōu)勢外，作為”雙綠色”軟磁功能材料的非晶合金在生態(tài)環(huán)保方面的表現(xiàn)也頗為亮眼。佟文明認為，非晶電機性能優(yōu)越，尤其在“雙碳”戰(zhàn)略背景下有很好的應(yīng)用前景。Unique Transformer Technologies Ltd.聯(lián)合創(chuàng)始人Iftah Ries介紹，其公司生產(chǎn)的非晶電機較傳統(tǒng)電機減重40%，在更高效率的同時損耗降低超50%。他表示，如果把所有電機換為非晶電機，那么每年在全球可節(jié)約144太瓦時，相當于5500萬噸二氧化碳，生態(tài)環(huán)境改善將非常明顯。
中科院院士、中科院物理研究所研究員汪衛(wèi)華在這次會議上明確指出，非晶合金有可能是助力突破“卡脖子”難題的軟磁材料之一。而在兩年前的非晶合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展新態(tài)勢研討會上，中科院院士、南京大學教授都有為介紹了應(yīng)用非晶軟磁材料的自旋芯片具有非易失性、抗輻射性、高集成度、高運算速度、低功耗、長壽命等優(yōu)點，并明確表達了對非晶軟磁材料發(fā)展前景的看好，足見其發(fā)展?jié)摿Α?/div>
會后，中電協(xié)非晶分會秘書長張華告訴《中國冶金報》記者，非晶合金電機產(chǎn)業(yè)通過多年探索，產(chǎn)業(yè)化取得一定進展。去年，國內(nèi)有12家企業(yè)實現(xiàn)小批量供應(yīng)，有約60萬只非晶小電機在無人機、吸塵器、空氣壓縮機等領(lǐng)域得到應(yīng)用。比亞迪、蔚來、長安等新能源汽車也在該領(lǐng)域建立相關(guān)研究部門。今年，新能源汽車（廣汽埃安）發(fā)布非晶驅(qū)動電機，其優(yōu)異性能引發(fā)業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注，極大地提振了產(chǎn)業(yè)發(fā)展信心。
“可以說，從專利布局、加工設(shè)備升級、多學科交叉及資本風投風向等角度看，非晶電機產(chǎn)業(yè)化已到‘臨門一腳’，發(fā)展前景可期。”張華說道。
02 用于電機的非晶合金仍有難題需攻克
盡管非晶合金用于制造電機具有顯著優(yōu)勢，但當前仍有需要重點關(guān)注的技術(shù)難題。
“在實踐中，不是所有材料都能穩(wěn)定形成非晶態(tài)。”汪衛(wèi)華指出，非晶合金領(lǐng)域的“卡脖子”難題就是非晶形成能力（GFA），嚴重制約了非晶合金優(yōu)異性能的發(fā)揮和應(yīng)用。他同時也介紹道，通過原子制造可以實現(xiàn)非晶形成能力的穩(wěn)定。
廣東工業(yè)大學副校長王成勇指出，鐵基非晶/納米晶合金是電機轉(zhuǎn)子/定子的理想材料，但存在明顯的加工缺陷，如層壓材料加工易產(chǎn)生毛刺和分層，表面質(zhì)量差；熱穩(wěn)定性差，容易過度晶化；強度大、硬度高，刀具/工具磨損大等。
寧波海天驅(qū)動有限公司電機設(shè)計總監(jiān)林井福明確指出，相比硅鋼片，伺服電機用非晶合金材料需要在4方面提高。一是磁感偏低，導磁性能需要加強。雖然非晶合金鐵耗為硅鋼片的1/5～1/10，但磁感不夠高，在高轉(zhuǎn)矩輸出時處于劣勢，設(shè)計時磁路飽和程度不及硅鋼片，需要提高磁感。二是加工困難、工藝成本高。非晶材料薄、硬、脆的物理性能導致其沖壓加工困難、沖模磨損快，工藝成本高。三是磁滯伸縮系數(shù)大。非晶帶材的磁滯伸縮系數(shù)是硅鋼片的幾倍，而且應(yīng)力敏感；為保證磁性能，壓緊力不宜過大，鐵芯疊壓系數(shù)低，相對硅鋼片鐵芯較為松散，易導致電機振動噪聲偏大。高速電機轉(zhuǎn)子表面用碳纖維或非導磁合金套筒以一定預(yù)緊力漲緊轉(zhuǎn)子時，也會導致非晶材料磁性能的變化。四是目前暫無豐富、標準的材料B-H、B-P(多頻率下)庫，不利于電機設(shè)計工程師選型；暫無行業(yè)標準規(guī)范；上下游配套應(yīng)用還不夠成熟等。
同時，與會專家就非晶電機發(fā)展當前面臨的問題提出了新思路，如是否可以利用冰凍輔助切削，降低切削溫度，減少晶化？是否可以利用激光直接制造電機相關(guān)零件，實現(xiàn)鐵基非晶電機裝備全激光制造技術(shù)等，為破解發(fā)展難題提供了新解法。
在會議間隙，《中國冶金報》記者也了解到，目前硅鋼片電機市場占有率呈壓倒性態(tài)勢，非晶電機僅占極少的一部分。不過，從長遠看，隨著非晶合金材料相關(guān)技術(shù)難題得到破解和逐步推廣應(yīng)用，現(xiàn)有硅鋼片電機的市場地位將受到挑戰(zhàn)。
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首屆非晶電機技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會召開——
作為軟磁材料的非晶合金進入重要發(fā)展機遇期
3月21日，由中國電器工業(yè)協(xié)會非晶合金材料應(yīng)用分會（下稱中電協(xié)非晶分會）主辦的第1屆非晶電機技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會在江蘇鹽城召開。此次研討會圍繞非晶合金材料制造技術(shù)、非晶電機相關(guān)技術(shù)研究與發(fā)展、非晶電機發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望等行業(yè)前沿熱點進行了深入研討。
江蘇鹽城亭湖區(qū)人民政府區(qū)長田海波，中科院院士、中科院物理研究所研究員汪衛(wèi)華為會議致辭，亭湖區(qū)人民政府副區(qū)長錢成銀介紹了當?shù)赝顿Y環(huán)境，中電協(xié)非晶分會理事長王貴東、秘書長張華等出席會議。亭湖區(qū)新洋經(jīng)濟區(qū)管委會黨工委書記楊志剛主持開幕式；杭州三相科技有限公司董事長、總經(jīng)理、高級工程師郝鶴，浩亭(HARTING)技術(shù)集團創(chuàng)新科學家丁樂慧分別主持上、下午會議。
在致辭中，汪衛(wèi)華指出，非晶合金有可能是助力突破“卡脖子”難題的軟磁材料之一，目前進入了重要發(fā)展機遇期。他同時表示，要實現(xiàn)新材料的突破發(fā)展，需要政府支持，需要資本支持，需要產(chǎn)學研合作，也需要企業(yè)家來共同參與。
上午，汪衛(wèi)華，臺灣清華大學榮譽教授、知名熱管理專家林唯耕（線上），廣東工業(yè)大學副校長王成勇，中科院上海光學精密機械研究所研究員趙全忠，沈陽工業(yè)大學教授佟文明就非晶合金領(lǐng)域“卡脖子”難題如何破解、鐵基非晶合金發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢、非晶合金電機關(guān)鍵技術(shù)研究進展與應(yīng)用情況等內(nèi)容做專題報告。
下午，香港城市大學博士商穎慧，北京航空航天大學無人系統(tǒng)研究院研究員邢偉，林泉電機起發(fā)電機系統(tǒng)研發(fā)部專業(yè)副總工程、副部長施道龍，華傳智感(上海)技術(shù)有限公司總工程師荊紅民，Unique Transformer Technologies Ltd.聯(lián)合創(chuàng)始人Iftah Ries（線上），郝鶴，寧波海天驅(qū)動有限公司電機設(shè)計總監(jiān)林井福，寧波吉兆電氣科技有限公司總經(jīng)理、總工程師王晶，桂林電子科技大學教授唐成穎就高速電機應(yīng)用情況和發(fā)展趨勢、非晶電機產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等內(nèi)容做專題報告。
值得一提的是，此次研討會備受業(yè)內(nèi)外關(guān)注。張華介紹，參會的科研單位有42家，上市企業(yè)、央企有26家，外資企業(yè)有18家，知名新能源汽車企業(yè)有8家，投資公司有8家，參會人數(shù)達200余人。
圖為會議現(xiàn)場
來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)
編輯：張雨恬
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