蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，美國匹茲堡大學(xué)斯旺森工程學(xué)院（Pitt Swanson School of Engineering）與納米材料和先進(jìn)材料研發(fā)公司Powdermet Inc.共同開發(fā)無稀土電機。

（圖片來源：Pitt）

大多數(shù)電動汽車的電機依靠由稀土金屬制成的永磁體。稀土資源數(shù)量有限，而且在開采和加工過程中會產(chǎn)生大量有毒廢物，容易造成環(huán)境污染。為了滿足不斷增長的市場需求，關(guān)鍵在于設(shè)計不含稀土金屬的電機，尤其是對可持續(xù)性供應(yīng)鏈來說。

該項目由Powdermet領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行，旨在創(chuàng)造一種電機，使用由儲量更豐富的金屬制成的永磁體，取代稀土金屬。最近，美國能源部為該項目撥款20萬美元，以將基于MnBi（錳－鉍）的永磁材料商業(yè)化。這些材料在美國能源部艾姆斯實驗室關(guān)鍵材料研究所 (CMI) 開發(fā)。

研究人員表示：“MnBi是一有吸引力的低成本無稀土永磁材料，在室溫下具有高磁晶各向異性（1.6?×?106?J m?3）和良好的磁化強度（81 emu g?1）。盡管其理論最大能積 (BH) max為20 MGOe，低于NdFeB基磁體，但低溫相MnBi具有正矯頑力溫度系數(shù)，可以達(dá)到 200 °C，因此成為高溫應(yīng)用的潛在選項，例如永磁電機。

“然而，MnBi化合物具有氧敏感性，而且Mn和Bi之間的轉(zhuǎn)熔反應(yīng)，使其很難合成高純度材料。通過在合金中添加過量的Mn，可以部分解決這一挑戰(zhàn)。由于其成分接近Mn55Bi45，經(jīng)過電弧熔化、鑄造、熔體紡絲和球磨研磨等常見加工技術(shù)，可獲得最高的飽和磁化強度。

“我們報告了一種系統(tǒng)的處理方法，可以減少使用過量Mn。同時，在退火后的Mn52Bi48晶帶（annealed Mn52Bi48 ribbon）中，可在300 K下提供79 emu g?1的高飽和磁化強度（MS）。另外，我們還報告，球磨粉末具有優(yōu)異的磁性能，在300?K的9T外加磁場下，可得到0.5–5?μm的顆粒，MS為75.5 emu g?1，矯頑力Hci為10.8kOe，(BH)max為13MGOe。對不同的球磨粉末進(jìn)行二次退火處理后，Hci提高達(dá)21%，MS也增至78.8emu g?1?！?/p>

Pitt團(tuán)隊將使用ANSYS MotorCAD，對使用新型磁性材料的電動機設(shè)計，共同進(jìn)行基準(zhǔn)測試。研究人員Paul Ohodnicki表示：“永磁體可用于電動機中，即使存在相反磁場的情況下，也可以產(chǎn)生并保持強磁場。與之相反，電磁體需要電流。使用諸如艾姆斯實驗室開發(fā)的基于MnBi永磁體的替代材料，來制造永磁體，而不是像釹和鏑這樣的稀土金屬，將使電動汽車變得更實惠、更具有可持續(xù)性?！?/p>

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