据国外媒体报道，美国匹兹堡大学斯旺森工程学院(swanson School of Engineering)与纳米材料和先进材料研发公司Powdermet Inc合作开发了无稀土电机。
(图片来源:皮特)
大多数电动汽车的发动机依靠稀土金属制成的永磁体。稀土资源数量有限，在开采和加工过程中会产生大量有废弃物，容易造成环境污染。为了满足日益增长的市场需求，关键是设计不含稀土金属的电机，尤其是可持续供应链。
该项目由Powdermet领导，旨在创造一种电机，使用由更丰富的金属制成的永磁体来取代稀土金属。最近，美国能源部为这个项目拨款20万美元，将基于MnBi的永磁材料商业化。这些材料是由美国能源部艾姆斯实验室的关键材料研究所(CMI)开发的。
研究人员表示:“MnBi是一种有吸引力的低成本无稀土永磁材料，在室温下具有高磁晶各向异性(1.6× 106 JM3)和良好的磁化强度(81 emu G1)。虽然理论最大能量积(BH) max为20 MGOe，低于NdFeB基磁体，但低温相MnBi具有正矫顽力温度系数，可达到200°C，因此成为高温应用的潜在选择，如永磁电机。
“然而，MnBi化合物对氧敏感，Mn和Bi之间的熔化反应使得合成高纯度材料变得困难。这一挑战可以通过向合金中添加过量的锰来部分解决。由于其成分接近Mn55Bi45，所以通过电弧熔炼、铸造、熔旋、球磨等普通加工技术可以获得最高的饱和磁化强度。
“我们报道了一种系统的治疗方法，可以减少过量锰的使用。同时，退火后的Mn52Bi48薄带在300 K时可以提供79 emug1的高饱和磁化强度(MS)..此外，我们还报道了球磨粉末具有优异的磁性能。在300 K，9T的外磁场下，可以获得0.5-5m的颗粒，MS为75.5 emug1，Hci矫顽力为10.8kOe，最大(BH)为13MGOe。不同球磨粉末经二次退火处理后，Hci提高了21%，MS提高到78.8 emu·g 1。”
皮特团队将使用ANSYS MotorCAD对使用新磁性材料的电机设计进行基准测试。研究人员保罗·奥霍德尼基(Paul Ohodnicki)说:“永磁体可以用于电机，即使在存在相反磁场的情况下，也能产生并维持强磁场。相反，电磁铁需要电流。使用埃姆斯实验室开发的MnBi永磁体等替代材料来制造永磁体，而不是钕和镝等稀土金属，将使电动汽车变得更加实惠和可持续。”据国外媒体报道，美国匹兹堡大学斯旺森工程学院(swanson School of Engineering)与纳米材料和先进材料研发公司Powdermet Inc合作开发了无稀土电机。
(图片来源:皮特)
大多数电动汽车的发动机依靠稀土金属制成的永磁体。稀土资源数量有限，在开采和加工过程中会产生大量有废弃物，容易造成环境污染。为了满足日益增长的市场需求，关键是设计不含稀土金属的电机，尤其是可持续供应链。
该项目由Powdermet领导，旨在创造一种电机，使用由更丰富的金属制成的永磁体来取代稀土金属。最近，美国能源部为这个项目拨款20万美元，将基于MnBi的永磁材料商业化。这些材料是由美国能源部艾姆斯实验室的关键材料研究所(CMI)开发的。
研究人员表示:“MnBi是一种有吸引力的低成本无稀土永磁材料，在室温下具有高磁晶各向异性(1.6× 106 JM3)和良好的磁化强度(81 emu G1)。虽然理论最大能量积(BH) max为20 MGOe，低于NdFeB基磁体，但低温相MnBi具有正矫顽力温度系数，可达到200°C，因此成为高温应用的潜在选择，如永磁电机。
“然而，MnBi化合物对氧敏感，并且Mn和Bi之间的熔化反应使得难以……合成高纯度材料。这一挑战可以通过向合金中添加过量的锰来部分解决。由于其成分接近Mn55Bi45，所以通过电弧熔炼、铸造、熔旋、球磨等普通加工技术可以获得最高的饱和磁化强度。
“我们报道了一种系统的治疗方法，可以减少过量锰的使用。同时，退火后的Mn52Bi48薄带在300 K时可以提供79 emug1的高饱和磁化强度(MS)..此外，我们还报道了球磨粉末具有优异的磁性能。在300 K，9T的外磁场下，可以获得0.5-5m的颗粒，MS为75.5 emug1，Hci矫顽力为10.8kOe，最大(BH)为13MGOe。不同球磨粉末经二次退火处理后，Hci提高了21%，MS提高到78.8 emu·g 1。”
皮特团队将使用ANSYS MotorCAD对使用新磁性材料的电机设计进行基准测试。研究人员保罗·奥霍德尼基(Paul Ohodnicki)说:“永磁体可以用于电机，即使在存在相反磁场的情况下，也能产生并维持强磁场。相反，电磁铁需要电流。使用埃姆斯实验室开发的MnBi永磁体等替代材料来制造永磁体，而不是钕和镝等稀土金属，将使电动汽车变得更加实惠和可持续。”
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