高效电机用非晶纳米晶合金关键材料产业化项目

软磁材料是电力电子技术领域的关键基础材料。随着器件的高频化和高效化，传统硅钢存在高频损耗高，硅钢电机效率低，甚至造成电机的过热损坏等缺点，极大地限制了电动车驱动电机、高速电主轴、微型燃气轮发电机、航空发电机等高速电机的发展。因此，开发应用于大功率密度、高效节能电机、变压器和电子器件的高效低功耗软磁材料是未来重要发展趋势。非晶纳米晶软磁合金材料具有优异的电磁性能、低损耗以及节能、绿色环保等环境友好特性，已引起电机业界的广泛兴趣。但是，其应用技术还不成熟，目前主要存在着带材饱和磁感应强度（Bs）较低和非晶合金电机定子的低成本加工制造工艺欠缺等问题。如何突破新型软磁材料的工艺限制且提高其综合磁性能是目前高效电机应用中面临的重要科学问题。因此，开展兼具高Bs和高非晶形成能力的非晶纳米晶合金的成分设计和突破非晶纳米晶合金低成本加工的关键技术研发，以提升非晶纳米晶合金电机的低能耗、高效率和高性价比是目前研发的重点。 本团队设计并开发的具有高Bs、强非晶形成能力和高杂质兼容性的新型Fe基非晶纳米晶合金（ HBNAS），利用工业原料可制备出低成本的铁基纳米晶合金，热处理后合金具有较好的韧性和优异的软磁性能。开发的合金各项性能指标均超过目前市场产品，饱和磁感应强度比现有变压器用非晶软磁合金高12%。同时，将本团队研发的新型非晶纳米晶合金应用到非晶电机中，通过仿真与同等规格和条件的硅钢电机对比，应用本团队研发的非晶纳米晶合金，电机的重量可减轻8%，空载损耗可降低80%，负载损耗可降低15%，满载效率可提高2%。

针对高效电机对软磁合金的重大需求，本团队通过综合考虑合金元素组成对非晶形成能力、磁性能和可加工性的影响，成功用工业等级原材料开发出兼具高杂质容忍性、低成本和高饱和磁感应强度的新型Fe基非晶纳米晶合金（HBNAS）。该HBNAS纳米晶合金的饱和磁感应强度高达1.75 T以上，明显高于目前市场产品。该合金同时具有较高的非晶形成能力和良好的杂质兼容性，可满足制备非晶纳米晶合金宽带的工艺性要求，使用快速急冷法和工业原料成功制备出低成本的铁基纳米晶合金。热处理后样品的性能稳定，软磁性能优异。优异的综合性能和生产工艺性使其具有良好的产业化前景，更适用于节能变压器、高效电机和电抗器等领域。另外，针对非晶纳米晶合金材料薄、脆、硬，以及磁性能对应力敏感的特性，非晶软磁团队开发 了新型电机磁芯加工工艺，解决了加工精度和加工效率的难题，生产成本也大幅度降低，更重要的是通过多项技术处理，加工后的磁芯损耗增幅明显降低。

ZL201410018478.7 具有高饱和磁感应强度和强非晶形成能力的铁基非晶合金

ZL201410415305.9 一种兼具优异工艺性和高饱和磁感应强度的铁基纳米晶软磁合金

ZL201410728540.1 一种铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法

ZL201610057461.1 一种纳米晶合金带材的热处理方法和装置

ZL201510868684.1 一种纳米晶软磁合金带材预处理系统和方法

ZL201710135563.5 具有高磁感应强度高杂质兼容性的铁基纳米晶合金及利用工业原料制备该合金的方法

使用非晶纳米晶合金定子对于降低高速电机的损耗和铁芯的温升、提高功率密度具有重要意义。在高速高频应用领域有较明显的性能优势，当前应用的重点主要是对高转速、高功率密度有需求的高速电机，包括电动汽车驱动电机、高速主轴电机、高速风机驱动电机、高速水泵驱动电机、高速压缩机用电机、高速离心机用电机等。

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