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國內首創-鴻達非晶電機六合一復合帶材特點與應用

引言

非晶材料作為一種新型軟磁功能材料，具有典型的“雙綠色”節能特征，在磁性能方面，非晶材料具有低損耗、高磁導率的特征。非晶合金電機性能優越，在雙碳戰略背景下，具有很好的應用前景。我國同時具有非晶合金材料與稀土永磁材料產業優勢，發展非晶合金永磁電機符合國情，大有可為。

非晶電機六合一復合帶材是通過特殊工藝將非晶帶材復合在一起，形成具有優異電磁性能和機械性能的帶材，六合一復合帶材通常用于制造非晶電機的定子等關鍵部件。鴻達攻克非晶電機鐵心量產的世界性技術難題，成功解決非晶帶材的沖壓難點和痛點，提升沖壓產能和沖壓效率，降低生產成本。

非晶合金的種類

非晶合金種類主要包含鐵基、鐵鎳基、鈷基非晶合金。非晶合金又稱“液態金屬或金屬玻璃”，其主要制品非晶合金薄帶是采用急速冷卻技術將合金熔液以每秒百萬度的速度快速冷卻，得到厚度約0.025mm的非晶合金薄帶，其物理狀態表現為金屬原子呈長程無序的非晶體排列。得益于上述極端生產工藝形成的特殊原子結構，使得非晶合金相較于傳統材料硅鋼具有低矯頑力、高磁導率、高電阻率等良好的性能。

非晶軟磁合金發展歷程

從1960年美國加州理工Duwez教授發明用快淬工藝制備非晶態合金開始，非晶軟磁合金的發展大體上經歷了兩個階段：第一個階段到1988年，1984年美國四個變壓器廠家在IEEE會議上展示實用非晶配電變壓器則標志著第一階段達到高潮，1989年美國Allied Signal公司已經具有年產2.5萬噸非晶帶材的生產能力，全世界約有100萬臺非晶配電變壓器投入運行，所用鐵基非晶帶材幾乎全部來源于該公司。從1988年開始，非晶態材料發展進入第二階段，標志性事件是日本日立金屬公司的Yashiwa等人在非晶合金基礎上通過晶化處理開發出納米晶軟磁合金（Finemet），當年日立金屬公司納米晶合金實現了產業化。

國內非晶材料研究始于1975年，國家科委從 “六五” 開始連續5個五年計劃均將非晶合金研究開發和產業化列入重大科技攻關項目。其中標志性的成果分別是：“七五” 期間建成百噸級非晶帶材中試生產線，帶材寬度達到100mm；“八五” 期間突破了非晶帶材在線自動卷取技術，并建成年產20萬只非晶鐵心中試生產線；“九五”期間，成立了國家非晶微晶合金工程技術研究中心，建成了千噸級非晶帶材生產線，帶材寬度達到213mm，同時建成年產600t非晶配電變壓器鐵心生產線。通過前4個五年科技攻關計劃的實施，我國基本實現了非晶合金帶材及制品產業化。

非晶合金和硅鋼特性比較

下圖為非晶合金材料和硅鋼材料的磁化特性曲線，其中 H 為磁場強度，B 為磁感應強度。

下圖為非晶合金材料和硅鋼材料分別在 50Hz、100Hz、200Hz 時的鐵耗 PFe 曲線。

非晶帶材的特點

1、高磁導率：非晶帶材具有極高的磁導率，能夠顯著提高電機的效率。

2、低損耗：鐵損非常低，有助于降低電機的能耗。

3、高功率密度：電機在相同功率下可以減小體積和重量，從而提高功率密度

4、高效能：非晶電機的運行效率高達98.5%

5、易于加工：非晶電機六合一復合帶材具有較好的沖壓工藝性，便于制成各種尺寸大小的非晶電機定子鐵心。

博邁立鋮（原日立金屬）磁性能

非晶電機應用前景

一、電動汽車、軌道交通

針對新能源車輛對電機的小型化、輕量化及高功率密度需求，非晶電機成為優選方案，其能效提升1%-2%，從96%躍升至98%-99%，尤其在高速公路駕駛條件下節能可達30%，城市路況亦有約15%的里程增加，極大緩解了電動車續航焦慮，且在高轉速運行時溫控表現出色。

二、電動飛機、電動船舶

無人機與機器人技術中，非晶材料的高頻特性使電機設計得以創新，實現更小體積、更低能耗、更高效率及扭矩增強，進一步推動技術前沿發展。

三、家用電器

在家用電器領域，非晶合金材料的引入顯著降低了鐵損，優化后的在保持高效的同時，完美適應了更嚴格的體積和能效標準。

四、高速電機、航空航天

涵蓋軍工、工業及環保領域，尤其是運行于30,000至120,000轉/分鐘的高速主軸電機，非晶電機憑借其高效、輕盈、緊湊及靜音優勢，展現出巨大的市場潛力。

非晶復合材料的試驗與檢測CNAS實驗室

寧波鴻達電機模具有限公司投資2500多萬，建有國內首家的自粘結涂液從A狀態、B狀態、C狀態全流程、多功能檢測實驗室。

1.A狀態涂液檢測：涂液的黏度、密度、固含量。

2.B狀態自粘結非晶帶材檢測：漆膜硬度、涂層厚度、絕緣檢測等。

3.C狀態非晶復合材料檢測：粘結強度（T剝離、滾動剝離、剪切強度）。

4.失效分析與耐老化試驗：高低溫耐油失效分析、電機鐵心鐵損檢測等。

（榮獲TüV NORD授予CTF實驗室資質）

非晶磁性測量系統

非晶電機關鍵技術研討會

2024年12月19日，《驅動電機用自粘結鐵心技術要求和試驗方法》團標啟動會暨非晶電機關鍵技術研討會在寧波鴻達召開!

2024年5月13日，北京安泰科技趙宇教授、李軍所長蒞臨鴻達交流非晶合金自粘結鐵心技術。

2024年8月14日，日立金屬(博邁立鋮)水野先生一行蒞臨鴻達研討非晶電機鐵心產業化及技術應用戰略合作!

2024年7月19日，中國電器工業協會鐵心應用分會各位專家領導蒞臨鴻達考察指導！

企業簡介

寧波鴻達電機模具有限公司創建于1988年，是中國電器工業協會鐵心應用分會副理事長單位、中國電器工業協會非晶分會理事單位、中國模具工業協會常務理事單位，中國電機鐵心模具重點骨干企業、中國模協冷沖模技術委員會副主任委員單位、國家級高新技術企業、中國電機鐵心模具行業標準第一起草單位（JB/T 11904-2014、T/ZZB 3018—2022）、自粘結電機鐵心標準第一起草單位（T/ZZB C002—2022）。致力于成為全球領先的非晶電機鐵心技術一體化解決方案服務商！鴻達精密模具出口到30多個國家和地區，服務超3000家客戶，電機鐵心快速打樣超1500家客戶。

一、電機鐵心模具技術：1988年至今36年，大型精密級進模、復沖模、壓裝模等。

二、自粘結電機鐵心技術：2002年至今22年，2002年3月21日，上海磁懸浮列車項目由上海交大（杜朝輝教授），上海寶鋼（儲雙杰、陳卓雷、陳曉），上海先鋒（周守國副總工程師、朱新鋼），寧波鴻達（宋紅杰、楊健）聯合開發磁懸浮列車長定子自粘結鐵心，于2002年4月10日中國第一個長定子自粘結鐵心在鴻達誕生。

三、非晶電機鐵心技術：2016年至今8年，應用于高速吸塵器、電吹風、無人機、電動汽車，電動飛機，國防軍工，航空航天等領域。

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