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新材料超级软磁产业化 或将解决无人机续航难

时间:2016-09-02 08:46    来源: 网络投稿     作者: 佚名

据媒体报道,8月30日,由中国科学家自主研发的易造超级软磁材料在沪全球首发。在发布会上,宝汽控股集团正式签约并委托易造材料研发团队华博易造首批打造50万台新能源车的轮轴电机,并将在3年内扩大到500万台,意味着超级软磁新材料已经受到业内青睐。

新材料超级软磁产业化 或将解决无人机续航难

易造高密度超级电机/图 来源网络

业内人士称,与传统材料不同,这一超级软磁新材料有望在综合性能、设计思路及工艺路线等多方面颠覆传统制造业,让电机、变压器、逆变器变得更轻、更小、更高效。除了电动汽车外,易造还将为新能源、无人机、航天、医疗器械、空调、输变电、轮船等诸多领域带来革命性的转变。 

续航是行业之痛,突破技术迫在眉睫

在电动汽车领域,充电桩少、充电困难、续航能力弱是制约产品推广的重要原因。为此,电动汽车龙头特斯拉近年来正积极布局快充领域,计划建更多的超级充电站以满足特斯拉的需求。

在无人机领域,虽然视觉定位、高清图传、感知壁障等一系列先进技术不断发展,续航这个根本问题却始终没有得到有效解决。

拿警用无人机来说,今年7月湖北等地遭受暴雨期间,武汉市公安局视侦支队的刘大队长在接受采访曾表示,目前常规的无人机航时偏短,扣除掉起降和返场,真正能执行任务的时间并不长,而武汉市区湖泊众多,长江和汉江穿城而过,在很多场景使用时并不具备返航更换锂电池的条件,而且有效覆盖半径小的话,干警在执行任务时往往仍然需要先驱车至任务地点,再放飞无人机,因此对一些突发事件的响应也不是很及时。

哈工大信息与电气工程学院副院长孙明健曾表示:“航时是工业级无人机解决一切作业难题的先决条件。”一旦解决了航时问题,将会极大地扩展工业级无人机应用场景和用途,许多之前因为航时有限而造成的问题将迎刃而解。

随着技术的改良,以氢燃料和石墨烯等为代表的新能源和新材料正逐渐改变汽车、无人机、航空航天等制造业,“易造”超级软磁材料的问世,为新材料领域再添了一名成员,其有望通过让电机、变压器、逆变器变得更轻小高效,为制造业的续航问题,带来新的解决方案。

从纯铁到非晶合金,软磁材料种类丰富

其实软磁材料已有百年历史。软磁材料是指具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料,如硅钢片、纯铁等,具有易磁化、易去磁且磁滞回线较窄等特点,常用来制作电机、变压器、电磁铁等。

软磁材料的发展始于19世纪,代表材质为纯铁,20世纪以后,在工业化浪潮的推动下,软磁材料得到迅速发展,并相继出现了硅钢、坡莫合金等形式。之后在无线电技术的需求下,上世纪40年代又发展出了适用于射频的磁粉介质和铁氧体材料。

时代的发展不断对软磁材料性能提出更高的要求,上世纪90年代前后,多种性能优异的非晶合金软磁材料相继诞生。特别是1988年,日本学者基于的非晶合金软磁材料发展的纳米晶合金材料,更是凭借着高饱和磁感、高磁导率、高居里温度、低损耗等特性,将软磁材料推向了一个新的高度。日本日立金属公司取得专利后,即将这种材料产业化,现如今纳米晶合金材料已经进入各个应用领域。

经过百年的快速发展,软磁材料已经包含多种品类,各有优劣。下表是硅钢和非晶合金的对比分析: 

新材料超级软磁产业化 或将解决无人机续航难

正是因为不同材料各具特点,业界才一直致力于推陈出新,将不同的优势相结合,以找出更优的新材料。 

兼具非晶和硅钢优点,超级软磁有哪些优势?

华博易造科技发展有限公司CEO王雪莲介绍:“之所以取名易造,是取意于容易制造,它结合并兼具了非晶和硅钢的优点,又克服了目前软磁材料行业内全球性的工艺难题,可以根据应用场景需要随时修改相关技术参数和规格指标,属于一种超级软磁材料。”

有专业人士表示,易造材料因其密度和磁通量的可调节性及天然粉末状的外形特征,只需简单的冷压和烧结工艺让高端制造变得非常容易,基本能一揽子解决中国航空、航天、高端装备制造等诸多尖端领域长期被困扰的“心脏病”问题。其核心原因在于易造材料的饱和磁通量可达到2.06特斯拉、压制密度高达7.69c?,远超软磁材料最高标准创立者日本日立非晶材料(日本日立非晶材料的实际测得最高饱和磁通量为1.64特斯拉、密度为7.18g/c?)。

此外,软磁材料还具备轻小的优势,易造研究院首席研究员黄穗举例道,以市面上某国际知名品牌纯电动车为例,其设计值是整车重量950公斤,但是实际上线销售后,整车重量1120公斤左右,如果使用易造轮轴电机作为改良的话,可以把整车重量降到约650公斤,在其他参数不变的情况下,续航里程能翻倍。“如果制造一个变压器需要100公斤传统材料,那么使用易造材料大概只需要40公斤不到,节省60%以上”。

在价格和利润方面,王雪莲表示,“因易造材料的核心技术独占性及产品的稀缺性,我们完全拥有产品的定价权。”目前国内市场上以非晶带材加工获得的磁通量1.2特斯拉的非晶合金粉末价格约为12万元/吨;国际市场上磁通量1.65特斯拉的非晶合金粉末价格在30—50万元/吨;国际市场上与易造材料部分性能接近的高端软磁材料价格区间为50万元—350万元/吨。磁通量为2.06特斯拉以上的易造超级软磁粉末,即便是按国际高端材料的低位数价格50万元/吨计算,利润也十分可观。
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