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松下使用新磁性材料制作馬達(dá)

發(fā)布日期：2016-3-3 來(lái)源:日經(jīng)BP社

松下使用新型磁性材料試制家電用壓縮機(jī)的馬達(dá)，這種馬達(dá)可以提高家電的能源效率。采用的磁性材料為日本東北大學(xué)開發(fā)的低損耗軟磁性材料“NANOMET”。通過(guò)使用這種材料，配備壓縮機(jī)的空調(diào)和冰箱等冷熱設(shè)備的能源效率，即COP（效能系數(shù)）提高了2.9％。松下將爭(zhēng)取在2018年前，投產(chǎn)采用新材料的家電產(chǎn)品。

松下與東北大學(xué)在2014年12月之前，已經(jīng)成功開發(fā)出了使用新材料的馬達(dá)。但當(dāng)時(shí)的馬達(dá)直徑為70mm，只能供試制使用，無(wú)法應(yīng)用于家電產(chǎn)品。這一次，二者為家電產(chǎn)品廣泛使用的125mm直徑馬達(dá)采用了新材料。通過(guò)使馬達(dá)的主要損失——磁性材料鐵損大約降低60％等，馬達(dá)的能源效率比使用現(xiàn)有材料提高了3.1％。

將這次的馬達(dá)嵌入壓縮機(jī)，通過(guò)COP實(shí)際檢測(cè)1kW的冷凍能力，發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有材料相比，COP提高了2.9％。

松下希望將這次的技術(shù)打造成為提高空調(diào)和冰箱“節(jié)能性能”的撒手锏。有統(tǒng)計(jì)顯示，冰箱和空調(diào)約占一般家庭用電量的1/4（日本資源能源廳2009年發(fā)布）。而從2000年代開始，馬達(dá)的效率改善一直進(jìn)展緩慢。2000年～2015年之間僅提高了2％。該公司認(rèn)為，提高3％的效率對(duì)于節(jié)能性能的差異化具有巨大的影響力。

鐵芯厚度縮小到1/10

新材料“為不使用稀土的鐵合金，因此可以降低材料成本”（主導(dǎo)開發(fā)該材料的東北大學(xué)金屬材料研究所教授牧野彰宏）。將Fe（鐵）-Si-B-P-Cu系材料的部分Fe置換為Ni（鎳），鐵含量為94～95％。作為馬達(dá)線圈的磁性材料使用，不僅可以大幅降低鐵損，而且決定線圈小型化難易度的飽和磁通密度也比較大。在各種類型的鐵損中，渦流損失可以通過(guò)減薄線圈鐵芯的方式降低，如果鐵芯的厚度極薄，新材料降低損耗的效果要優(yōu)于現(xiàn)有材料。

松下目前使用能夠發(fā)揮新材料能力的生產(chǎn)技術(shù)制造線圈的鐵芯。一般來(lái)說(shuō)，磁性材料中一旦產(chǎn)生應(yīng)力，特性就會(huì)發(fā)生劣化，為此，該公司新采用了不易造成應(yīng)力的加工方法。鐵芯由新材料制成的金屬板疊加而成。這一次，金屬板的切割、層疊、熱處理等各道工序均未產(chǎn)生應(yīng)力，或是沒(méi)有應(yīng)力殘留。特別對(duì)熱處理進(jìn)行了精心改良。

但新材料加工困難，可能導(dǎo)致工序變得復(fù)雜。這是因?yàn)樾虏牧系馁|(zhì)地硬，為了減少鐵芯的渦流損失，金屬板的厚度減薄到35μm，僅為現(xiàn)在的1/10，數(shù)量則增加到了10倍。為了防止材料成本低廉的優(yōu)勢(shì)被抵消，在實(shí)用化之前，該公司還將繼續(xù)對(duì)生產(chǎn)技術(shù)實(shí)施改進(jìn)。

另外，新材料的磁性材料特性與現(xiàn)有材料不同，所以包含線圈在內(nèi)，電路的*佳設(shè)計(jì)方式會(huì)發(fā)生改變。雖然在試制階段也采用了合理的電路設(shè)計(jì)，但依然有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。使用新材料的馬達(dá)還有可能繼續(xù)提高效率。

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