稀土永磁电机.ppt

1、绪论内容,一、稀土元素 二、稀土永磁材料 三、稀土永磁电机 四、稀土永磁电机的应用,一、稀土元素,稀土元素是指化学周期表的镧系元素，由镧、钕、钐等17种元素组成这17种元素的总量在地壳中仅占0.0153%。由于其在地壳中的含量极少，因而被称为“稀土元素”。,一、稀土元素,目前世界已探明的稀土元素的矿物由250余种，稀土氧化物的总储藏量约4800吨，其中我国占75%以上。储藏量居世界第一位。在我国可谓“稀土不稀”。日本科学家来我国考察稀土资源后曾说过：“如果有中国那么多稀土资源，日本可以用稀土立国”。,一、稀土元素,稀土元素可广泛应用国民经济各领域，包括石油化工、金属冶炼、玻璃陶瓷、农业、荧光材

2、料、永磁材料等，被称为工农业的“维生素”如在金属冶炼中加入稀土元素后，可显著提高金属的强度；用稀土元素制成荧光材料可制成各种节能灯；使用稀土微肥可使小麦增产34%，棉花增产828%，玉米增产310%,一、稀土元素,二、稀土永磁材料,稀土永磁材料是指由稀土元素和其它金属元素组成的金属化合物是稀土元素应用最广泛的领域目前永磁材料中磁能积最强的磁体,二、稀土永磁材料,永磁材料的发展,铝镍钴永磁铁氧体永磁稀土永磁,二、稀土永磁材料,第一代：1:5型钐钴永磁（R1Co3）第二代：2:17型钐钴永磁（R2Co17）第三代：钕铁硼永磁（NdFeB),二、稀土永磁材料,稀土永磁材料的发展,超高的磁能积。永磁材

3、料中磁能积最高的材料。是铁氧体的11倍，钐钴的2倍，铝镍钴的5倍以上。可以显著缩小许多电磁装置的体积重量，节省原材料消耗及能源消耗。原材料资源丰富。在稀土矿中，钕的含量是钐的十几倍，资源十分丰富。钕铁硼不含钴。钴是一种战略物质，用于制造导弹弹头等耐高温合金。世界上除少数几个国家产钴外都靠进口。钐钴稀土永磁材料受钴资源和价格的影响，应用受到限制。,二、稀土永磁材料,钕铁硼与钐钴相比，有以下显著特点,价格便宜。钕铁硼的价格只有钐钴价格的三分之一到四分之一。该特点打破了稀土永磁只能用在军工领域的局面，使其大量应用于民用工业。高温性能比钐钴永磁低。SH型钕铁硼的工作温度可达150C以上，UH型钕铁硼的

4、工作温度可达180C。限制了在工作环境温度高或温升较高的电磁装置中的应用。,二、稀土永磁材料,钕铁硼与钐钴相比，有以下显著特点,钕铁硼独特的优点引起国内外磁学界和电机界的极大关注，纷纷投入大量人力物力进行研究开发，发展速度异常迅速。,二、稀土永磁材料,在永磁电机、仪器仪表、电声器件、医疗设备、医疗保健、磁选设备、纺织机械、计算机等领域得到广泛应用。,三、稀土永磁电机,60年代后期和70年代：使用钐钴永磁，应用航空航天80年代：钕铁硼出现，应用重点转到工业和民用90年代：广泛应用，向大功率化、机电一体化、高性能化、微型化发展,三、稀土永磁电机,稀土永磁电机的发展阶段,稀土永磁直流电机稀土永磁同步

5、电机稀土永磁无刷直流电机稀土永磁步进电机稀土永磁双凸极电机稀土永磁音圈电机,稀土永磁电机的分类,三、稀土永磁电机,电机是稀土永磁材料的最大应用领域。稀土永磁材料的推广应用关键在于稀土永磁电机的发展和应用。国外稀土永磁产量的70%左右用于电机制造，而我国稀土永磁产量的2/3用于出口，在国内销售的1/3中用于电机的比例不到30%。每kW的稀土永磁电机大约平均使用稀土永磁体0.4kg。若国内每年生产的稀土永磁电机达2亿kW，则需稀土永磁体8000万吨，可基本改变出口稀土原材料和粗制品为主的局面，使我国既是生产稀土永磁体的大国，也是生产出口稀土永磁电机的大国。,三、稀土永磁电机,电机效率显著提高。由于

6、不需要励磁绕组，因而没有励磁损耗，电机效率可提高510%以上。电机体积小、重量轻。稀土永磁超高的磁性能，可是稀土电机的体积重量比常规电机减少3050%。电机性能明显提高。可大幅度提高交流电机的功率因数、直流电机的机械特性、提高起动转矩、过载能力，提高快速性，降低温升，提高可靠性。,三、稀土永磁电机,稀土永磁电机的主要优点,稀土永磁电机是国内外专家公认的新一代航空航天和航海电机的发展方向。钕铁硼的问世，其高磁能积和相对低廉的价格，使得稀土永磁电机显示出民用开发的巨大前景 稀土电机“热”席卷全世界，稀土永磁电机的应用，已遍及整个工业领域，成为新一代高效、节能电机及电力驱动系统的一个重要发展趋势。,

7、三、稀土永磁电机,30多年前，当第一块稀土永磁体在美国空军材料研究所诞生的时候，美国道尔顿大学教授、国际稀土学会主席STNAT曾深刻指出“稀土永磁体的出现，意味着电机工业面临革命性的变化”。稀土电机的发展，证明了这一预见的正确性,三、稀土永磁电机,四、稀土永磁电机的应用,四、稀土永磁电机的应用,整个纺织行业，电机的总装机容量达到0.12亿kW若将其中30%耗电大的落后产品改用稀土永磁电机，每年可节电9亿度,四、稀土永磁电机的应用,纺织行业,稀土永磁电机的高效率区很宽，十分适合油田抽油机工作时的负载变化。一台37kW的稀土永磁同步电动机，可以取代现用于抽油机的55kW的异步电动机，克服低效率，低

8、功率因数和大马拉小车的不合理现象。全国约有8万个油井，若全部以稀土永磁同步电动机取代，年节电量可达15亿度。,四、稀土永磁电机的应用,石油工业,目前，由稀土永磁无刷直流电动机作为动力的第二代变速制冷技术，国外已用于空调和冰箱，普及率达到33%；在电风扇和洗衣机中也广泛应用稀土永磁无刷直流电动机系统。我国人口众多，市场规模巨大。,四、稀土永磁电机的应用,家电行业,由稀土永磁、电力电子和微计算机构成的稀土永磁电机交流伺服驱动系统，可实现普通电机无法达到的高性能伺服驱动，国外已广泛应用于先进制造业、电动汽车、电梯等领域我国每年仅进口数控机床一项就达22亿美元。在美国，这种交流伺服系统正以年增长11.

9、2%的速度，取代着数控机床应用传统的直流宽调速系统和步进电机系统。,四、稀土永磁电机的应用,交流伺服驱动,稀土永磁无刷直流电动机已作为理想的动力，开始用于新型医疗器械，取代原来应用的交流整流子电动机。这种取代使电机体积和噪声减小，可靠性大大提高。这种新型医疗器械目前已由德国、日本进入中国市场。,四、稀土永磁电机的应用,新型医疗器械,汽车将是稀土永磁电机的巨大的潜在市场，一辆超豪华小轿车上，各类电机已超过70台。美国新近推出的各种豪华轿车，已开始装备稀土永磁减速式起动机。电动汽车-21世纪的大产业电动自行车、摩托车、城市有轨交通、矿用机车也十分需要稀土电机,四、稀土永磁电机的应用,车辆,在日本，

10、稀土永磁电机的最大用户是计算机外设目前有50%以上的稀土永磁电机用在硬盘驱动器等各类计算机的外部设备上。,四、稀土永磁电机的应用,计算机,稀土电机是新一代航空、航天、航海用电机的重要发展方向各种军工新型号均可能首选稀土永磁电机由于军工行业的特殊性，稀土电机的推广应用将比地面应用发展得更快军工应用尽管批量不大，但技术性能要求高，发挥的作用是任何其他电机无法取代的，能明显提高武器的战术技术性能，具有极大的社会和经济意义,四、稀土永磁电机的应用,航空航天,由于各国的情况不同，稀土永磁在电机中的应用比例不尽相同日本在音圈电机中的应用量最大美国则在航空、航天、军工、汽车和机床等领域的电机中用量占比例最大欧洲在数控机床中应用最多国外稀土永磁在各种电机中的总用量占稀土永磁总产量的比例相差不大，一般都为60%80%,四、稀土永磁电机的应用,