中國冶金報社 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 趙萍 報道
“2022年，六部門(mén)聯(lián)合發(fā)布的《工業(yè)能效提升計劃》提出到2025年新增高效節能電機占比達到70%以上的目標。在高效、高速、節能方面顯露獨特優(yōu)勢的非晶材料，有望為電機產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性發(fā)展機遇?！?月16日，中國電器工業(yè)協(xié)會(huì )非晶合金應用分會(huì )秘書(shū)長(cháng)張華在第二屆全國非晶電機技術(shù)發(fā)展與應用研討會(huì )上介紹了非晶電機的發(fā)展現狀及8大發(fā)展方向，并為非晶電機產(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，具有使用節能、制造節能、回收節能的特點(diǎn)。非晶電機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，比傳統硅鋼電機在能效提升、小型化和輕量化等方面具有明顯優(yōu)勢。
當前，非晶電機行業(yè)市場(chǎng)規模不斷擴大，已成為電機行業(yè)的一個(gè)重要分支。我國非晶電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)創(chuàng )新取得明顯成效，已有多項全球首發(fā)，如全球首個(gè)“納米晶-非晶”超效電機首次突破“大功率與小體積”不可兼得的技術(shù)難題，在最大功率達到260千瓦的情況下，電機重量?jì)H為21.5千克，體積為2.65升，功率密度高達12千瓦/千克，領(lǐng)先于行業(yè)平均水平的6千瓦/千克，電機工況效率提升至97.5%，電機最高效率達到98.5%等。此外，全球首臺使用非晶電機的載人飛行汽車(chē)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率、高電阻率等優(yōu)異電磁性能，應用于電機具有明顯發(fā)展優(yōu)勢，尤其在高頻、高速應用場(chǎng)合，具有廣闊的發(fā)展前景?！彪S后，張華介紹了非晶電機的8個(gè)主要發(fā)展方向。
一是非晶電機適用性材料的成分設計。他建議，可通過(guò)合金成分的調控和微觀(guān)結構的控制，改善非晶合金的導磁性能和穩定性，結合非晶電機特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出適用性材料。
二是非晶電機適用性材料的制備工藝。由于非晶態(tài)材料的制備過(guò)程較為復雜，需要采用特殊的制備技術(shù)和設備，如何制備出適合電機用的高性能、易加工材料是當前新課題。
三是非晶電機鐵芯的加工方式。目前，國內有兩條主要工藝路線(xiàn)，分別是線(xiàn)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)行可行性驗證。
四是非晶電機設計開(kāi)發(fā)模型的建立。他介紹，非晶電機設計開(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，以確保設計的可實(shí)施性和可行性。
五是非晶電機的應用拓展。目前，除新能源汽車(chē)外，當前值得關(guān)注領(lǐng)域有數據中心、飛行汽車(chē)、AI大模型、人形機器人、醫療電機、火箭發(fā)動(dòng)機等。
六是非晶電機的檢測評價(jià)系統搭建。搭建非晶電機的檢測評價(jià)系統包括確定檢測參數(轉速、功率、效率、溫度、噪聲等)、選擇合適的儀器、設計檢測系統、開(kāi)發(fā)數據采集與處理軟件等。
七是與競爭材料優(yōu)勢互補開(kāi)發(fā)。例如，可利用稀士永磁材料制造非晶電機的勵磁系統，提高磁場(chǎng)強度和效率；使用高溫超導材料制造非晶電機的繞組，提高功率輸出和能效等。
八是應用生態(tài)系統輔助材料開(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、導電材料、結構材料等，具體有碳化硅控制系統、冷卻系統等。
“非晶電機產(chǎn)學(xué)研合作需要合作雙方充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，通過(guò)資源共享、人才引進(jìn)、技術(shù)交流等方式，實(shí)現合作共贏(yíng)，共同推動(dòng)非晶電機在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展?！弊詈?，張華對非晶電機產(chǎn)學(xué)研合作提出建議。
一是參與實(shí)際項目的研究?？杉尤牖蚪M建一個(gè)正在進(jìn)行非晶電機研究的團隊或實(shí)驗室，積累實(shí)踐經(jīng)驗，并尋求合作。
二是注重對知識產(chǎn)權的保護?？蓪τ诜蔷щ姍C的新發(fā)明、創(chuàng )新技術(shù)或獨特設計申請專(zhuān)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)標準的制定、修訂。標準化可以促進(jìn)非晶電機產(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的推廣應用。
