>2018年2月20日,>丰田宣布开发出一款新型磁铁,该磁铁未使用稀有金属铽(Tb)或镝(Dy),钕(Nd)的使用量较常规产品也削减了约20-50%>。这款磁铁除了可以用于电动汽车的驱动电机以及电动助力转向(EPS)电机,还可以用于机器人和家用电器电机。> >
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>先进技术开发公司的庄司哲也先生发布新型磁铁> >
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>从左边开始铁氧体磁铁、传统的钕磁铁(含镝)、本次开发的钕铁硼磁铁> >
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>>丰田在去年12月的电动化战略新闻发布会上,宣布了其2030年实现超过550万辆电动汽车的销售目标,为了实现这个目标,需要大量的电机用钕磁铁。然而从各个调研公司的预测结果来看,即使是>最乐观的预测也显示2025年钕的供应将出现短缺>。> >
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>2025年钕的供应将出现短缺 出处:丰田汽车> >
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>不使用铽或镝,且钕的用量有所削减 出处:丰田汽车> >
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>>这一次>通过使用>相对丰富且价格便宜的>镧(La)和铈(Ce)这两种稀土元素来代替>钕,从而>消减钕的用量>。然而,仅仅是简单地用镧或铈替换钕所减少的量会大大降低磁体所需的耐热性和磁力,因此丰田引进了三大技术来解决这个问题。> >
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>>首先,>将构成磁铁的晶粒进行微细化>。通过将淬火溶融的合金喷射在铜辊表面急速冷却,使得粒子直径从常规的5μm粒径微细化至0.25μm,体积变小到1/10以下,晶粒的界面面积增到到常规的10倍以上。由此,抑制了各个晶粒在高温下的磁力降低,提高了保磁力。丰田公司在2010年申请了该项专利技术。> >
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>1)将构成磁铁的晶粒进行微细化加工 资料来源:丰田汽车> >
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>>其次,>在晶粒表面上形成致密的钕层>。具体而言,将带有精制晶体(微细化处理后的晶粒)的带状合金加压并烧结之后,将低温熔化的钕浸渍到晶粒的界面中。由此在减小钕用量的同时实现了高磁力。丰田在2013年申请了专利技术。> >
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>2)晶粒表面形成浓钕层 资料来源:丰田汽车> >
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>>第三,>镧和铈以1:3的组成比混合在晶粒中>。据说,通过将组成比设定为特定值,即使使用镧或铈代替钕,同样也可以抑制耐热性和磁力的降低。这是丰田2017年申请的专利技术。> >
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>3)在晶粒中按照镧和铈1:3的特定配比混入镧和铈 资料来源:丰田汽车> >
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>根据钕量进行材料设计> >
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>钕在晶粒界面浸透 资料来源:丰田汽车> >
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>根据应用可以减少20%到50%的钕 来源:丰田汽车> >
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>>采用本次的方法试制钕量减小20%的磁铁,然后直至200度高温环境进行性能评估,证实了试制品在130-200度温度下磁性保持度比含有4%镝的常规钕磁铁更高。此外,还确认当钕量减少到50%,虽然在高温下的磁力下降,但根据应用的不同,在某些应用中可达到使用水平。因此,>根据用途调整钕的削减量,这种新的材料设计方法成为可能>。> >
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>>这次的技术虽然能够减少钕量,但是另一方面>因为制造工艺复杂,能够多大程度降低磁体的制造成本是今后需要进一步研究的课题>。丰田未来除了继续开发高磁力的磁铁,还将大力推进改善量产的一致性提高和生产效率的提高等等。> >
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>>此外,>丰田暂无内部自制此款磁铁的计划,而是打算通过与磁铁制造厂商合作实现大规模量产。>目标面向EPS等电机在2020年代前半期内实现商业化,同时面向更高性能要求的电动汽车驱动电机用磁铁在未来10年内实现商业化。最后需要指出的是,丰田此次的研究开发,是属于新能源产业技术综合开发机构(NEDO)推动的“面向未来汽车的高效率电机用途的磁材料技术开发”实际执行中的一环。> >
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