稀土永磁材料及电机发展概况

杨大伟  (江苏涟水电讯电机厂)

    【摘  要】介绍稀土永磁材料的性能、生产概况、存在的问题和对策，以及稀土永磁电机研制概况，并对不同永磁材料电机的性能进行了比较，指出钕铁硼永磁电机的优越性和应用前景。

    【叙  词】稀土永磁材料钕铁硼系永磁材料性能永磁电机发展

1引言

    电机是一种以磁场为媒介的电能与机械能之间相互转换的电磁机械，稀土永磁体的问世使电机励磁结构发生重大变化。稀土永磁体是一种高性能的功能材料，稀土永磁体钕铁硼(ndfeb)的出现，使永磁体的发展与应用达到一个新水平，主要用于同步或无刷直流电机，并推动新原理、新结构永磁电机的开发，如为适应航天技术、数控机床、工业机器人、计算机外围设备等高性能数字控制系统的要求而开发的新型伺服元件——稀土永磁盘式电机、新型结构的混合式步进电机及永磁宽调速电机。我国在稀土永磁材料及电机方面的应用研制工作虽起步较晚，但我国稀土资源丰富，因此稀土永磁材料及电机的研制具有广阔的前景。

2稀土永磁材料主要性能的比较

    稀土永磁材料的发展经历了三代，第一代稀土永磁材料化学式为rc05，r代表稀土元素，如钐(sin)、镨(pr)、铈(ce)等，又称为1：5型永磁材料(简称1：5)；第二代稀土永磁材料化学式为r2tml7，’fm代表过渡族元素，主要是fe、co、cu等，又称为2：17型永磁材料(简称2：17)；第三代即钕铁硼稀土永磁材料。美日两国分别在60年代中期和70年代初期研制成功第一代和第二代稀土永磁，并在70年代中期推广应用。1983年6月，日本住友特殊金属公司首创成功第三代钕铁硼稀土永磁材料，被列为当年世界10大发明之一。60年代末我国开发了第一代1：5稀土永磁，l 984年7月，我国成为世界上第三个能研制生产钕铁硼永磁材料的国家。三代稀土永磁材料的主要性能的比较如表1所示。

    从表1列出的磁特性及物理特性数据可看出，三代稀土永磁材料的性能各有千秋。在磁性能及温度稳定性方面，第二代稀土永磁材料比第一代要好，而第一代稀土永磁的工艺较简单，第一次充磁比较容易，但由于钴(co)是一种****昂贵的战略物资，钐(sm)储量稀少，因而限制了它们的发展。第三代稀土永磁材料ndfeb磁性能优异于第一、二代，其剩磁br约是铁氧体永磁的3～5倍，约是铝镍钴、钐钴永磁的1～2倍。内禀矫顽力mhc相当于铁氧体的5～10倍，铸造铝镍钴的5～15倍，因而ndfeb兼有铁氧体、铝镍钻和钐钴稀土永磁的优点。同时ndfeb材料加工性能好，体积小，在电机方面应用可减少电机体积，使得电机重量轻、惯量小、功率大、效率高，转矩比同体积的永磁电机提高40  ／5～50  ／5，降低了电机成本，并节省能源。钕在稀土矿中的含量高达13 9／6～18 9／6，比钐高5倍以上，fe、b资源也相当丰富，以廉价的fe代替co，以丰富的nd代替sm，因而钕铁硼永磁合金比钐钴合金要便宜50百分之左右，从而使得ndfeb稀土永磁材料具有广阔的但ndfeb材料也有其自身的缺点，主要是居里温度和工作温度低，热稳定性差。当温度高于150℃时，钕铁硼不可逆损失将超过5百分之，磁性能下降。温度超过200℃时，磁体的不可逆损失急剧增大，这成为ndfeb在高温下使用的主要障碍。同时ndfeb的化学稳定性差，在150℃以上的潮湿环境中，钕严重氧化。

3国内稀土永磁材料生产概况

    我国稀土资源丰富，工业储量为国外的5倍多，这为我国稀土永磁的研究、生产和应

用提供了雄厚的物质基础。应用前景。目前的发展趋势是ndfeb正在逐步取代铸造铝镍钴和稀土钐钻永磁，能否取代廉价的铁氧体永磁材料则取决于ndfeb的成本能否进一步降低。

3．1稀土永磁材料的生产概况

国内稀土永磁的研制生产始于60年代末70年代初，我国是继日美之后第三个研制成功钕铁硼永磁材料的国家。1985年全国掀起了ndfeb热，形成了相当规模的稀土永磁产业。1988年产量为88t，1989年国内产量133t，占当年世界产量的6．6百分之。1990年增至216t，出口近半数，创汇860万美元。1991年我国稀土材料的生产、应用和创汇情况分别比上年增长14百分之、14．2百分之和20百分之，侧经济效益30亿元。而国外如日本，1986-。簖上永磁产量为80～loot，1987年为150t，19舀8年300t，1989年则为700t，1990年达到1030t，我国已探明的稀土资源工业储量为3．6×10’t，占世界稀土资源总储量的80百分之，其中97百分之分布在内蒙等地。因此我国应运用稀土资源丰富的优势，大力发展我国的稀土永磁产业。目前国内生产规模较大、知名度较高的稀土永磁研制生产单位有，上海跃龙有色金属公司、