本田新型電機磁鐵材料減少稀土的依賴

2021-01-19 SAE International

SAE International -  國際自動機工程師學會


2017款本田Freed混動休旅車的新型電機轉子，採用了與大同特殊鋼公司聯合開發的新型永磁材料。

 

近日，本田汽車公司（Honda Motor Co.）和大同特殊鋼有限公司（Daido Steel Ltd. ）達成了一項雙贏的合作戰略，將一起生產一種用於電氣化汽車電機的新型磁鐵材料。

 

據了解，這種熱變形釹材料已經率先登陸2017款本田Freed混合動力運動版（2017 Freed Sport Hybrid）緊湊休旅車的永磁牽引電機。這兩家公司表示，熱變形釹材料具有重大意義，因為這種材料並不屬於「重」稀土金屬，並不需要摻雜鏑和鋱稀土元素以提高耐熱性，可以直接滿足電動車和混合動力車電機對高磁性和耐熱性的要求。

 

本田可以通過與日本大同特殊鋼公司(Daido Steel)的新型永磁材料聯合研發, 進一步有效降低其電機對「重」稀土材料的依賴。據了解，本田努力尋求替代解決方案是為了進行成本控制，並保證材料的可靠供應：目前，儘管中國的稀土儲量僅佔全球總量的35%，但卻佔到全球稀土元素供應量的93%，其中就包括在永磁材料中必不可少的釹和鏑。

 

2010年，一艘中國漁船涉嫌在所謂的「日本海域」作業被扣押，曾引起中國短暫禁止對日的稀土出口。專家表示，隨著中國海洋邊界問題的緊張局勢的不斷加劇，出於對中國禁運稀土金屬的擔憂，以及對降低材料成本的期待，本田動力系統部門開始研發風險較低的「重」稀土元素替代品。

 

此外，美國能源部也開始進行「尋求關鍵技術稀土替代品行動（REACT）」，旨在尋找成本較低、供應可靠的稀土原料替代品。

 

雖然釹（Nd）屬於稀土元素，但其實相當普遍易得，鈷、銅和鎳等元素均比釹元素更稀少。當與鐵、硼形成化合物（Nd2Fe14B）時，釹元素能夠提供比其他永磁材料更高的磁性，從而允許客戶在廣泛的商業應用中使用尺寸更小、質量更輕的磁鐵。

 

大同特殊鋼的子公司大同電子（Daido Electronics）一直在通過熱變形工藝量產釹磁鐵。熱變形工藝與磁鐵生產中常用的燒結工藝有所不同，可以使納米級別的晶粒精確排列。因此，熱變形磁鐵的晶粒結構比燒結磁鐵要精細大約10倍。

 

這樣一來，廠商無需摻雜昂貴的「重」金屬稀土元素，也可以生產出耐熱性更高的磁鐵。為了適應新型磁鐵的特點，本田在設計中專門改進了一款牽引電機轉子的形狀，以優化磁鐵的磁通流動。

 

這款最新開發的熱變形釹磁鐵已經為大同特種鋼打開了一扇大門，使其能夠參與到電動汽車的全球供應鏈之中。而過去，牽引電機磁鐵的市場一直以燒結磁鐵為主。據了解，大同電子已經在津川市（Nakatsugawa City）的工廠新建了一條生產線，並從加拿大多倫多的Magnequench International公司採購磁粉。

 

有趣的是，Nd2Fe14B磁鐵合金是在1982年由通用汽車公司（General Motors）和Sumitomo Specialty Metals特殊金屬公司聯合開發的，當時也是為了應對釤鈷（SmCo）磁體成本過高的挑戰。

 

作者：Lindsay Brooke

來源：SAE《汽車工程》雜誌

翻譯：SAE 中國辦公室



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