稀土永磁电机.ppt
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绪论内容绪论内容一、稀土元素一、稀土元素一、稀土元素一、稀土元素一、稀土元素一、稀土元素二、稀土永磁材料二、稀土永磁材料二、稀土永磁材料二、稀土永磁材料二、稀土永磁材料二、稀土永磁材料三、稀土永磁电机三、稀土永磁电机三、稀土永磁电机三、稀土永磁电机三、稀土永磁电机三、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四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用一、一、稀土元素稀土元素l稀土元素是指化学周期表的镧系元素,由镧、钕、稀土元素是指化学周期表的镧系元素,由镧、钕、钐等钐等17种元素组成种元素组成l这这17种元素的总量在地壳中仅占种元素的总量在地壳中仅占0.0153%。
由于其。
由于其在地壳中的含量极少,因而被称为在地壳中的含量极少,因而被称为“稀土元素稀土元素”。
一、一、稀土元素稀土元素l目前世界已探明的稀土元素的矿物由目前世界已探明的稀土元素的矿物由250250余种,稀土氧化余种,稀土氧化物的总储藏量约物的总储藏量约48004800吨,其中我国占吨,其中我国占75%75%以上。
储藏量居以上。
储藏量居世界第一位。
世界第一位。
l在我国可谓在我国可谓“稀土不稀稀土不稀”。
l日本科学家来我国考察稀土资源后曾说过:
日本科学家来我国考察稀土资源后曾说过:
“如果有中如果有中国那么多稀土资源,日本可以用稀土立国国那么多稀土资源,日本可以用稀土立国”。
一、一、稀土元素稀土元素l稀土元素可广泛应用国民经济各领域,包括石油化工、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、荧光材料、永磁材料等,金属冶炼、玻璃陶瓷、农业、荧光材料、永磁材料等,被称为工农业的被称为工农业的“维生素维生素”l如在金属冶炼中加入稀土元素后,可显著提高金属的强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稀土微肥可使小麦增产334%4%,棉花增产,棉花增产8828%28%,玉米,玉米增产增产3310%10%一、一、稀土元素稀土元素二、二、稀土永磁材料稀土永磁材料l稀土永磁材料是指由稀土元素和其它金属元素组成的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金属化合物l是稀土元素应用最广泛的领域是稀土元素应用最广泛的领域l目前永磁材料中磁能积最强的磁体目前永磁材料中磁能积最强的磁体二、二、稀土永磁材料稀土永磁材料永磁材料的发展永磁材料的发展l铝镍钴永磁铝镍钴永磁l铁氧体永磁铁氧体永磁l稀土永磁稀土永磁二、二、稀土永磁材料稀土永磁材料l第一代:
第一代:
1:
5型钐钴永磁(型钐钴永磁(R1Co3)l第二代:
第二代:
2:
17型钐钴永磁(型钐钴永磁(R2Co17)l第三代:
钕铁硼永磁(第三代:
钕铁硼永磁(NdFeB)二、二、稀土永磁材料稀土永磁材料稀土永磁材料的发展稀土永磁材料的发展1.1.1.1.超高的磁能积。
超高的磁能积。
超高的磁能积。
超高的磁能积。
永磁材料中磁能积最高的材料。
是铁氧体的永磁材料中磁能积最高的材料。
是铁氧体的11倍,钐钴的倍,钐钴的2倍,铝镍钴的倍,铝镍钴的5倍以上。
可以显著缩小许多电磁装倍以上。
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。
置的体积重量,节省原材料消耗及能源消耗。
2.2.2.2.原材料资源丰富。
原材料资源丰富。
原材料资源丰富。
原材料资源丰富。
在稀土矿中,钕的含量是钐的十几倍,资源在稀土矿中,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。
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。
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、二、稀土永磁材料稀土永磁材料钕铁硼与钐钴相比,有以下显著特点钕铁硼与钐钴相比,有以下显著特点钕铁硼与钐钴相比,有以下显著特点钕铁硼与钐钴相比,有以下显著特点3.3.3.3.价格便宜。
价格便宜。
价格便宜。
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。
大量应用于民用工业。
4.4.4.4.高温性能比钐钴永磁低。
高温性能比钐钴永磁低。
高温性能比钐钴永磁低。
高温性能比钐钴永磁低。
SHSH型钕铁硼的工作温度可达型钕铁硼的工作温度可达150150CC以上,以上,UHUH型型钕铁硼的工作温度可达钕铁硼的工作温度可达180180CC。
限制了在工作。
限制了在工作环境温度高或温升境温度高或温升较高的高的电磁装置中的磁装置中的应用。
用。
二、二、稀土永磁材料稀土永磁材料钕铁硼与钐钴相比,有以下显著特点钕铁硼与钐钴相比,有以下显著特点钕铁硼与钐钴相比,有以下显著特点钕铁硼与钐钴相比,有以下显著特点l钕铁硼独特的优点引起国内外磁学界和电机界的极大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。
度异常迅速。
二、二、稀土永磁材料稀土永磁材料l在永磁电机、仪器仪表、电在永磁电机、仪器仪表、电声器件、医疗设备、医疗保声器件、医疗设备、医疗保健、磁选设备、纺织机械、健、磁选设备、纺织机械、计算机等领域得到广泛应用。
计算机等领域得到广泛应用。
三、三、稀土永磁电机稀土永磁电机l6060年代后期和年代后期和7070年代:
使用钐钴永磁,应用航空航天年代:
使用钐钴永磁,应用航空航天l8080年代:
钕铁硼出现,应用重点转到工业和民用年代:
钕铁硼出现,应用重点转到工业和民用l9090年代:
广泛应用,向大功率化、机电一体化、高性年代:
广泛应用,向大功率化、机电一体化、高性能化、微型化发展能化、微型化发展三、三、稀土永磁电机稀土永磁电机稀土永磁电机的发展阶段稀土永磁电机的发展阶段稀土永磁电机的发展阶段稀土永磁电机的发展阶段l稀土永磁直流电机稀土永磁直流电机l稀土永磁同步电机稀土永磁同步电机l稀土永磁无刷直流电机稀土永磁无刷直流电机l稀土永磁步进电机稀土永磁步进电机l稀土永磁双凸极电机稀土永磁双凸极电机l稀土永磁音圈电机稀土永磁音圈电机稀土永磁电机的分类稀土永磁电机的分类稀土永磁电机的分类稀土永磁电机的分类三、三、稀土永磁电机稀土永磁电机l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。
关键在于稀土永磁电机的发展和应用。
l国外稀土永磁产量的国外稀土永磁产量的70%左右用于电机制造,而我国稀土永磁产左右用于电机制造,而我国稀土永磁产量的量的2/3用于出口,在国内销售的用于出口,在国内销售的1/3中用于电机的比例不到中用于电机的比例不到30%。
l每每kW的稀土永磁电机大约平均使用稀土永磁体的稀土永磁电机大约平均使用稀土永磁体0.4kg。
若国内每若国内每年生产的稀土永磁电机达年生产的稀土永磁电机达2亿亿kW,则需稀土永磁体则需稀土永磁体8000万吨万吨,可,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。
稀土永磁体的大国,也是生产出口稀土永磁电机的大国。
三、三、稀土永磁电机稀土永磁电机l电机效率显著提高。
电机效率显著提高。
由于不需要励磁绕组,因而没有由于不需要励磁绕组,因而没有励磁损耗,电机效率可提高励磁损耗,电机效率可提高5510%10%以上。
以上。
l电机体积小、重量轻。
电机体积小、重量轻。
稀土永磁超高的磁性能,可是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稀土电机的体积重量比常规电机减少303050%50%。
l电机性能明显提高。
电机性能明显提高。
可大幅度提高交流电机的功率因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,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。
提高快速性,降低温升,提高可靠性。
三、三、稀土永磁电机稀土永磁电机稀土永磁电机的主要优点稀土永磁电机的主要优点稀土永磁电机的主要优点稀土永磁电机的主要优点l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。
发展方向。
l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机显示出民用开发的巨大前景l稀稀土土电电机机“热热”席席卷卷全全世世界界,稀稀土土永永磁磁电电机机的的应应用用,已已遍遍及及整整个个工工业业领领域域,成成为为新新一一代代高高效效、节节能能电电机机及及电电力力驱驱动动系系统统的的一一个个重重要发展趋势。
要发展趋势。
三、三、稀土永磁电机稀土永磁电机l30多年前,当第一块稀土永磁体在美国空军材料研究多年前,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、国际稀土学会所诞生的时候,美国道尔顿大学教授、国际稀土学会主席主席STNAT曾深刻指出曾深刻指出“稀土永磁体的出现,意味着稀土永磁体的出现,意味着电机工业面临革命性的变化电机工业面临革命性的变化”。
l稀土电机的发展,证明了这一预见的正确性稀土电机的发展,证明了这一预见的正确性三、三、稀土永磁电机稀土永磁电机四、四、稀土永磁电机的应用稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用l整个纺织行业,电机的总装机容量达到整个纺织行业,电机的总装机容量达到0.12亿亿kWl若将其中若将其中30%耗电大的落后产品改用稀土永磁电机,耗电大的落后产品改用稀土永磁电机,每年可节电每年可节电9亿度亿度四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用纺织行业纺织行业l稀土永磁电机的高效率区很宽,十分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。
适合油田抽油机工作时的负载变化。
l一台一台37kW37kW的稀土永磁同步电动机,可的稀土永磁同步电动机,可以取代现用于抽油机的以取代现用于抽油机的55kW55kW的异步电的异步电动机,克服低效率,低功率因数和大动机,克服低效率,低功率因数和大马拉小车的不合理现象。
马拉小车的不合理现象。
l全国约有全国约有88万个油井,若全部以稀土永万个油井,若全部以稀土永磁同步电动机取代,年节电量可达磁同步电动机取代,年节电量可达1515亿度。
亿度。
四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用石油工业石油工业l目前,由稀土永磁无刷直流电动机作为动力的第目前,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,普二代变速制冷技术,国外已用于空调和冰箱,普及率达到及率达到33%33%;l在电风扇和洗衣机中也广泛应用稀土永磁无刷直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。
流电动机系统。
l我国人口众多,市场规模巨大。
我国人口众多,市场规模巨大。
四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用四、稀土永磁电机的应用家电行业家电行业l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、电梯等领域外已广泛应用于先进制造业、电动汽车、电梯等领域l我国每
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