“Pitt与Powdermet合作开发使无稀土电机 使用更可持续MnBi永磁体”

根据盖乌斯汽车的报道，美国匹兹堡大学斯旺森工程学院( pitt swanson school of engineering )与纳米材料和先进的材料研发企业powdermet inc .共同开发了无稀土电机。

(图像来源: pitt )

电动汽车的马达大多依赖稀土金属永久磁铁。 稀土资源量有限，另外在开采和加工过程中产生大量有毒废弃物，容易造成环境污染。 为了满足不断增长的市场诉求，设计不含稀土金属的电动机至关重要，特别是对可持续发展供应链来说。

该项目由powdermet主导进行，目的是制造采用储量更丰富的金属制成的永久磁铁代替稀土金属的电动机。 最近，美国能源部向该项目捐赠了20万美元，使基于mnbi (锰-铋)的永磁材料商业化。 这些材料是由美国能源部艾姆斯研究所( cmi )开发的。

研究人员表示，“mnbi是一种具有吸引力的低价格无稀土永磁材料，在室温下具有高磁性晶体各向异性( 1.6 × 106 j m−3 )和良好的磁化) 81 emu g−1 )”。 其理论最大磁能积( bh ) max为20 mgoe，低于ndfeb基磁体，但低温相mnbi的矫顽力温度系数可达200 °c。 因为这将成为像永磁电机一样高温应用的潜在选择。

“但是，mnbi化合物具有氧敏感性，而且由于mn和bi之间的转融反应，不容易合成高纯度材料。 向合金中添加过量的mn可以部分处理这个难题。 由于其成分接近mn55bi45，经过电弧熔炼、铸造、熔融纺丝、球磨机磨床等一般的加工技术，可以得到最高的饱和磁化强度。

“报告了可以减少过剩mn采用的系统的解决方案。 另外，在退火后的mn52bi48波段(退火的Mn 52bi-48 ribbon )中，300k下可以提供79 emu g−1的高饱和磁化) ms )。 另外，还有报道称，球磨机粉末具有优异的磁特性，在300 k的9t外加磁场下可以得到0.5–5m的粒子，ms为75.5 emu g−1，矫顽力hci为10.8koe，( bh ) max为13mgoe。 对不同的球磨粉末进行二次退火解决后，hci上升到21%，ms也增加到78.8emu g 1。 ”

pitt团队将共同对采用ansys motorcad、采用新磁性材料的电机设计进行基准测试。 研究人员paul ohodnicki表示:“永久磁铁可以用于电动机，即使在有相反磁场的情况下也可以产生并保持强磁场。 相比之下，电磁铁需要电流。 使用埃姆斯研究所开发的mnbi系永久磁铁的替代材料而不是钕和镝这样的稀土类金属来制造永久磁铁，会使电动汽车更加经济和可持续性。 ”