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新能源汽车的强劲需求引爆基础性高科技材料...

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内容提要:

1.双积分、补贴新政的出台究竟对谁影响大?

2.永磁同步电机已成新能源汽车强劲“心脏”,但背后原因何在?

3.新能源汽车产业风暴来袭,烧结钕铁硼永磁体“抢镜”说明了什么?

 

 

新能源汽车发展高歌猛进、巨大电机需求市场应运而生

 

发展新能源汽车是应对能源和环境问题的有效解决措施之一,各国非常重视新能源汽车产业发展。基于节能减排的考虑,我国自2001年开始相继出台多项产业扶持政策,将新能源汽车产业发展置于国家战略发展层面。《中国制造2025》已将新能源汽车作为未来30年大力推动突破发展的十大重点领域之一,这对于提升新能源汽车产业化的技术水平、市场竞争力和产业规模具有重要作用。国务院日前印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,明确提出到2020 年我国将实现新能源汽车 200 万辆产销量规模的宏伟目标。

 

图 1为2016年以来中国新能源汽车产量情况。

 

整体上看,新能源汽车产量呈上升趋势。而就统计数据而言,中国新能源汽车产量经历了增长和回落的阶段性波动过程,这与新能源汽车市场是政策导向性市场有关。其中,2016年整年新能源汽车产量平稳上升,这是因为新能源汽车购置锐减免和补贴政策的落地直接拉动整年产量。与2016年相比,2017年初新能源汽车产量有所回落,其原因是2016年底旧新能源政策到期作废,新能源汽车产业处于短时调整期。随着2017年行业整肃以及双积分政策的出台,新能源汽车开始快速增长,其中10月份产量同比增长高达87.7%。在

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2018年初,双积分政策开始正式实施,同时四部委出台了补贴新政策,鼓励消费者选购新能源汽车,估计产量会持续增加。由此可见,政策和市场的双驱动将可能引发新能源汽车行业的爆发式增长。

 

图1   2016年以来中国新能源汽车产量月产量变动情况(万辆)

方象知产研究院整理

 

驱动电机是新能源汽车的核心部件,其性能优劣直接影响电动汽车整车的使用性能。在选择驱动电机时,需要考虑几个关键指标,例如效率、可靠性、耐用性、成本、重量和尺寸等。目前适用于新能源汽车的驱动电机主要有以下四大类,分别是无刷直流电机、交流感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。不同类别电机的性能特点见表1。

 

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表1  新能源汽车电机性能比较-永磁同步电机综合性能最佳

方象知产研究院整理

 

从表1中可以看出,与其他类型电机相比,永磁同步电机综合性能最优。尤其是在相同体积和质量下,永磁同步电机能够为电动车提供最大的功率输出,因而成为电动车用驱动电机的主流选择。永磁同步电机占据了全球新能源汽车用电机的90%以上,包括最新上市的特斯拉model3也是使用稀土永磁电机,这意味着永磁同步电机基本占据了新能源汽车市场。

 

稀土永磁材料助力、永磁同步电机性能提升

 

永磁电机是使用永磁体作为励磁的电机,永磁材料对电机性能具有重要影响。永磁材料的性能越高,永磁电机的力矩常数、转矩惯量比、功率密度等性能指标越高,即电机的使用性能越好。

 

可见,提高永磁电机的关键是制备高性能永磁材料。

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永磁材料分为传统永磁材料和稀土永磁材料,其中传统永磁材料包括铝镍钴和铁氧体,且其性能均低于稀土永磁材料。根据开发应用时间不同,稀土永磁材料主要包括三代,依次是SmCo5 系、Sm2Co17系和稀土钕铁硼(NdFeB)系(见图2),其性能特点如表2所示。从表2可以看出,NdFeB永磁材料的内禀矫顽力是Sm2Co17的2倍,铁氧体的5倍,最大磁能积比Sm2Co17高约50%,是铁氧体的10倍,剩磁约为铁氧体的3倍,且不含战略元素Co,其性价比高。另外,NdFeB合金的机械力学性能优于Sm2Co17合金,易于切削和钻孔,成品率高,被誉为“磁王”。因此,NdFeB永磁材料自1983年问世以来,飞速发展并很快得到工业化应用,也成为永磁同步电机用稀土材料的首选。

 

图2   永磁材料的类别及历史演进

方象知产研究院整理

 

表2   永磁材料的性能对比

方象知产研究院整理

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