新能源汽车永磁材料

『壹』 氢燃料电池车需要永磁材料吗

氢燃料电池车没有必要永久磁材料。
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。
无污染
燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧（汽、柴油）或储能（蓄电池）方式－－最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的（光伏电池板、风能发电等），整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。
无噪声
燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。
高效率
燃料电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能（发电机）的中间变换。
区别
干电池、蓄电池是一种储能装置，是把电能贮存起来，需要时再释放出来；而氢燃料电池严格地说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。另外，氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成，这是氢燃料电池的一项关键技术，它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面，还要对电池的化学反应起催化作用。

『贰』 永磁材料的特点与发展过程

1、永磁材料的特点：
磁体被磁化厚去除外磁场仍具有较强的磁性，特点是矫顽力高和磁能积大。
2、永磁材料的发展过程：
①二十世纪三十年代AlNiCo永磁合金的发现是永磁材料发展史上一个重要里程碑，七十年代以前其一直处于永磁材料到领先地位；
②70年代永磁铁氧体材料继铝镍钴系硬磁金属材料之后出现；
③七十年代以来永磁铁氧体产量逐渐超过了AlNiCo，随着电子信息技术迅速发展，国内外对高性能永磁铁氧体的市场需求越来越大；
④稀土永磁材料是上世纪五十年代末六十年代初逐渐发展起来；
⑤自1990年以来，稀土铁氮（碳）间隙型化合物成为新一代永磁材料的研究方向。
‍磁体被磁化厚去除外磁场仍具有较强的磁性，特点是矫顽力高和磁能积大。‍

『叁』 哪些新能源汽车采用永磁同步电机作为驱动电机至少列举5个不同品牌车型。

.永磁同步电机
永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。此时转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机(generator)用；此外，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差120，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机(motor)用。
优点：
1.效率高：因为它的励磁磁场（转子磁场）是由磁铁提供的，所以省去一部分励磁磁场所需的电能。
2.调速范围大：由于他是永磁作为励磁磁场，因此调整电流与频率即可很大范围调整电机的功率和转速。
3.体积小重量轻：因为它的结构简单，因此无论体积还是重量都相对较小。
4.发热小，密封性强，免维护。
缺点：
1.抗震性较差：由于现在大部分永磁材料都采用钕铁硼强磁材料，这种材料较为硬脆，因此受到强烈震动有可能会碎裂。
2.抗热冲击较差：由于转子采用磁性材料，而电机在运行或者环境温度过高情况下会引起磁铁退磁，因此会造成动力下降
.所以基于机上这些原因，大部分的电动汽车都采用永磁同步电机，而特斯拉这种较为昂贵的汽车才会使用交流异步电机。

『肆』 “磁王”钕铁硼——稀土永磁材料中的朝阳产业

钕铁硼永磁材料由于其优异的磁性能和较高的性价比，自问世以来，迅速成为稀土永磁市场中的主导者，其产值占据世界稀土永磁材料产值的90%，并且随着制备工艺和生产技术的不断改进，其各项性能不断提高，应用领域也在逐步扩展。因此，钕铁硼永磁材料应用量的多少已经成为现代化水平高低的标志，钕铁硼永磁材料依然是稀土材料产业中的朝阳产业。

今天，就和小编一起认识一下这种新材料。

一

永磁材料及其发展

永磁材料是指在外磁场的作用下磁化至饱和并在去掉外磁场后仍能保持其磁性的一种功能材料，又被称为永磁材料或硬磁材料，通俗一点来讲，就是人们常说的“吸铁石”。早在战国时期发明的“司南”，便是利用了磁铁指南的作用来辨别方向。

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图2 永磁材料的发展历史（1990-2015年）

二

钕铁硼的特点及优势

钕铁硼是一种由稀土金属钕、金属元素铁、非金属元素硼以及少量添加元素镨、镝、 铌、 铝、镓、铜等元素组成的稀土永磁化合物，简单来讲是一种磁铁，又称磁钢。钕铁硼永磁体磁性能优良，质轻价廉，应用范围广泛，被誉为“磁王”，是迄今为止性价比最高的磁体材料。

钕铁硼永磁体具有大的磁晶各向异性场，磁极化强度高，理论磁能积为64MGOe，其磁性比十九世纪人们使用的磁钢的磁性能高100多倍，比平常的铁氧体、铝镍钴高10倍，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍，其矫顽力和 能量密度很高，大大降低了磁性材料零部件尺寸，推动了仪器仪表、电声电机、计算机、移动电话等设备的小型化、轻量化、薄型化及高效化，提高了产品的性能，而且促进了某些特殊器件的产生；钕铁硼具良好的机械特性，易于切削加工；其制备技术工艺比较成熟，居里温度约为580K，使用温度可达150℃；钕铁硼不含战略元素Co和Ni，原材料丰富，其很高的性价比，使得其自1983年钕铁硼问世，到2006年产量就猛增到55540吨，到2015年，更激增至13万吨左右。

三

钕铁硼稀土永磁材料的应用

钕铁硼永磁材料的出现促进了人类文明的进步，为社会经济发展做出了巨大的贡献。这类材料可以实现机械能与电磁能的相互转换功能，具有磁光效应、磁共振效应、磁力学效应、磁化学效应、磁生物效应、磁阻效应和霍尔效应等磁的各种物理效应，因而被制作成磁性功能器件广泛应用于计算机、交通、通讯、航空航天、工业自动化和医疗等领域。

工业中使用的大量传统异步电机，在工作时，转子绕组要从电网吸收部分电能励磁，这部分电网电能最终以电流形式在转子绕组中发热消耗掉，该部分损耗约占电机总损耗的20~30%，使电机效率降低。永磁同步电机在转子上嵌入永磁体，由永磁体建立转子磁场，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子中无感应电流产生，不存在转子电阻损耗，只此一项可将电机效率提高4%~50%。由于永磁电机转子中无感应电流励磁，定子绕组有可能实现纯阻性负载，使电机功率因数几乎为1，大大提高了电网的品质因数，使电网中不再需要安装补偿器。同时，因永磁电机的高效率，也节约了电能。

目前，稀土永磁电机是钕铁硼磁体最大的应用领域，约占磁体总应用量的70％，其种类繁多，形状、性能各异。计算机硬盘配套的音圈电机(VCM)占40％-50％，所以目前计算机产业是永磁电机的最大用户。将钕铁硼稀土永磁材料应用于各种电机的开发上，由永磁铁励磁，不存在转子损耗和摩擦，可以制成高效节能、质量轻、体积小、大转矩、低速驱动、平稳低噪、寿命长免维护的电机，明显减轻电机的质量，提高电机性能，再结合电力电子新技术，使得稀土永磁材料在电机中的应用可实现产品机电一体化，各种用途的新型稀土永磁电机进入了一个崭新的发展阶段。

汽车工业是钕铁硼永磁应用增长最快的领域之一。在每辆汽车中，一般可以有几十个部位如引擎、制动器、传感器、仪表、音箱等会用到40～100颗NdFeB系及SmFeN系烧结磁体。据悉，一辆全自动高级轿车约需消耗稀土永磁材料0.5kg～3.5kg；新能源汽车上钕铁硼材料的应用量更多，每辆混合动力车(HEV) 要比传统汽车多消耗约5KG钕铁硼，纯电动车(EV)采用稀土永磁电机替代传统发电机，多使用5～10KG钕铁硼。随着汽车工业的发展和电子技术要求的不断提高，其对钕铁硼永磁材料的需求量将越来越大。

2015年，我国“永磁高铁”试运成功，采用稀土永磁同步牵引系统后，由于永磁电机直接励磁驱动，具有能量转换效率高、转速稳、噪声低、体积小、重量轻、可靠性等诸多特点，使得原来一列8节车厢的列车，由6节车厢装备动力减小到4节车厢装备动力，从而节省了2节车厢的牵引系统成本，提高了列车牵引效率，至少省电10%，列车的全寿命周期成本降低。

地铁采用NdFeB稀土永磁牵引电机后，低速运行时系统噪音明显比异步电机低。永磁发电机使用全新封闭式通风电机设计结构，可以有效确保电机内部冷却系统干净清洁，免去了以往异步牵引电机裸露线圈带来的滤网堵塞清洁问题，使用更加安全可靠，维护更少；直驱式钕铁硼永磁电机的使用使得某些轨道交通可望在不久的将来去掉齿轮箱，给轨道交通牵引系统带来革命性变化。永磁牵引已经成为下一代世界轨道交通列车主流研究方向。

近年来，磁悬浮飞机国际有限公司（Magplane International Ltd）在我国推介美国磁悬浮飞机系统。磁悬浮飞机系统采用钕铁硼永磁体，进行新型悬浮设计，是一种最新型地面轨道交通运输系统。每公里需配2辆磁悬浮飞机（列车），每一辆磁悬浮飞机（列车）将使用约10吨烧结钕铁硼材料。该系统通过优化各类交通资源和集合多样性技术特征，降低造价和运行成本，实现了智能化、大容量和高速的统一。若磁悬浮飞机系统投入实际应用，可使市内短程交通系统与城际间中长途交通系统融为一体，有助于实现城市繁杂交通系统的一体化解决。

此外，稀土永磁材料也大量应用于永磁悬浮风力发电机、永磁偏置悬浮轴承、磁悬浮感应电机等磁悬浮装置。

电磁/永磁复合EMS型结构的悬浮电磁铁采用了NdFeB永久磁体，不需要制冷系统，结构简单，造价低，可以减少整个系统的功耗，在同等条件下，其同极的排斥力是铁氧体的16倍，同时可以加大悬浮间隙，减轻轨道的精度要求，悬浮的可靠性和列车运行的平稳性增强。2004年10月22日，可乘坐32人、我国自主研制的永磁补偿式磁悬浮技术验证车“中华01号”亮相大连，所用磁体为稀土永磁材料，采用车路一体化设计结构，悬浮耗能几乎为零，运输力与现行火车相当，安全性大大提高。目前，我国正在大力推进使用钕铁硼磁体的永磁悬浮列车研究，可望在未来几年内建成时速约600km/h的磁悬浮列车专线。

机器人、3D打印及相关智能制造受到人们越来越多的关注，智能机器人已经成为人类改革世界的一大核心技术，而驱动电机是机器人的核心部件。在驱动系统内部，微型钕铁硼磁钢无处不在。有资讯可查，目前机器人用电机永磁同步伺服电机即钕铁硼永磁电机是主流，伺服电机、控制器、传感器和减速机是机器人控制系统和自动化产品的核心部件。机器人的关节活动靠驱动电机来实现，要求有非常大的功率质量比和扭矩惯量比、高的起动转矩、低的惯量和平滑宽广的调速范围。特别是机器人末端执行器（手爪），应尽可能采用体小量轻的电动机；要求快速响应时，驱动电机还必须具有较大的短时过载能力；较高的可靠性及稳定性是驱动电机在工业机器人中应用的先决条件。对此，稀土永磁电机最适合不过。有机构测算，目前一台165kg焊接机器人需要消耗25公斤左右的高性能钕铁硼。中国也已经将机器人列入国家发展战略规划，中外资企业已在行动之中布局机器人产业，在人工智能和机器人领域投入了巨大的财力物力。

在医疗方面，NdFeB磁体的出现，推动了磁共振成像MRI的发展和小型化。永磁式RMI-CT核磁共振成像设备以往采用铁氧体永磁，磁体重量高达50吨，采用钕铁硼永磁材料后，每台核磁共振成像仪仅需永磁体0.5～3吨，但磁场强度提高了一倍，大大提高了图像清晰度，而且钕铁硼永磁体型设备具有占地最少，磁通泄漏最小，运行成本最低等优点。作为医用机器人的典型代表，康复机器人能够帮助患者进行科学有效的康复治疗，高性能、高集成度的无刷直流电机是康复机器人电机驱动关节的关键零部件，需要用高性能、耐高温NdFeB永磁材料。

电子束聚焦领域中稀土永磁的应用主要是在各种质谱仪、加速器及微波器件中。典型应用为周期性永磁体（REPM），电子束或其它粒子束通过磁体进行聚焦改变前进方向等。目前美国装备的爱国者防空导弹之所以能精准拦截来袭目标，得益于其制导系统中使用了大约4公斤的钐钴磁体和钕铁硼磁体，用于电子束聚焦。M1A2主战坦克的导航定位系统使用稀土磁体，“民兵”洲际导弹、“三叉戟”导弹、“鱼叉”反舰导弹、JDAM精确制导炸弹、“地狱火”导弹、“猛禽”F-22等都使用稀土磁体。

磁电、电磁式仪表用NdFeB用量约占总应用量的6%。应用NdFeB永磁体磁系统结构简单并可以确保仪表磁系统中高磁通利用率和高磁通密度的一般要求。同时，NdFeB磁钢体小量轻，可制成薄片状，为槽型表、广角表及特殊形状仪表的微型化和精密化提供了改造的可能性。

航空航天上，从神州系列飞船、探月工程嫦娥系列卫星到太空火箭，都离不开稀土永磁材料。钕铁硼永磁体由于其突出的稳定性、可靠性和最高的性能尺寸比在陀螺仪表和导航系统中发挥着不可替代的作用。

另外，NdFeB在油田除蜡、电子通讯、数控机床、家电设备等其他领域也有广泛应用。

随着国内技术工艺水平的升级、专有设备的研发突破，我国研制生产的各种稀土永磁材料的性能已接近或达到国际先进水平。随着世界经济逐步复苏，美洲和日本市场对中国高性能烧结钕铁硼的需求剧增，我国多家钕铁硼磁体材料生产企业的产品已进入到日本、欧洲和美国等世界各国，有力推动了我国对高端钕铁硼产品的研发和市场上对铁氧体的大规模替代，从而促进了全球钕铁硼的规模增长。

编辑：赵翠 鲁凡英

（专家：朱明刚，教授，博士生导师，中关村开放实验室-钢研院先进永磁材料与分析检测实验室主任，全国稀土标准化委员会稀土标准主审专家，中国电工技术学会第五届永磁电机专业委员会委员，中国专利审查技术专家，中国实验室国家认可委员会技术专家。姜瑞姣，讲师，博士研究生。河北工程大学教师，主要从事热压双硬磁主相永磁材料的制备成型及性能研究。本文由中国稀土学会推荐供稿，科普中国微平台原创首发。）

『伍』 新能源汽车需要哪种稀土

新能源汽车需要稀土钕、镧、铈、氧化镨、铷等。稀土永磁电机是新能源汽车区别于传统汽车中的三大重要部件之一，也是新能源汽车动力源。以特斯拉为首的新能源汽车所采用的“永磁技术”，对钕的依赖就像人类离不开氧气一般。

而新能源汽车电池以稀土中的镧、铈等元素作为电极材料的主要成分，具有安全性高、抗衰减、耐低温、可充电时间快。

稀土在新能源汽车的应用：

一、稀土永磁电动机

稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机，其工作原理与电励磁同步电机相同，区别在于前者是以永磁体替代励磁绕组进行励磁。

与传统的电励磁电机相比，稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠，体积小，质量轻，损耗小，效率高等显著优势，而且该电机的形状和尺寸可以灵活设计，这使得它在新能源汽车领域中深受高度重视。

稀土永磁电机在汽车中主要是将动力蓄电池的电能转化为机械能，驱动发动机飞轮旋转实现发动机的起动。

二、稀土动力电池

稀土元素不仅仅是能参与目前主流锂电池电极材料的制备，还能很好地作为铅酸蓄电池或镍氢电池的正极制备原材料。

1、锂电池：由于稀土元素的加入，材料的结构稳定性得到了较大的保障，同时活性锂离子迁移的三维通道也得到了一定的扩充，这使所制备的锂离子电池有了更高的充电稳定性和电化学循环可逆性，以及更长的循环寿命。

2、铅酸电池：就国内的研究表明，稀土的加入有利于提高电极板铅基合金的抗拉强度、硬度、耐腐蚀性能和析氧过电位，活性组分中添加稀土可减少正极氧气析出量，提高正极活性物质的利用率，从而改善蓄电池的性能和使用寿命。

3、镍氢电池：镍氢电池具有高比容量、大电流、好充放电性能、无公害等优点，因而被称为“绿色电池”，并在汽车、电子等领域上得到广泛应用。为了使镍氢电池在保持优良高速放电特征的同时抑制其寿命的衰减，日本专利JP2004127549介绍电池负极可由稀土-镁-镍基储氢合金组成。

三、三元催化器中的催化剂

并不是所有的新能源汽车都能够实现零排放，比如混合动力汽车和增程序电动汽车，它们在使用过程中会释放一定量的有毒物质。

为了减少其汽车尾气的排放量，部分车辆在出厂时都会被强制要求安装三元催化器，其会在高温汽车尾气通过时，通过内置的净化剂增强围棋中的CO、HC、NOx三种气体的活性，促使它们完成发生氧化还原反应，生成无害气体，利于环保。

而三元催化器的主要构成成分正是稀土元素，稀土在这其中起到的关键作用就是储存材料，替代部分主催化剂以及作为催化助剂等。尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧的混合物为主，而这些物质元素都是中国稀土矿中所富含的。

四、氧传感器中的陶瓷材料

稀土元素由于电子结构较为特殊，而具有独特的储氧功能，常被用于电子燃油喷射系统氧传感器中的陶瓷材料的制备，使之催化效果更佳。电子燃油喷射系统是汽油发动机取消化油器而采用的一种先进的喷油装置，主要由空气系统、燃料系统和控制系统三大部分组成。

此次之外，稀土元素还在齿轮、轮胎、车身钢材等部分都有着广泛应。可以说，稀土是新能源汽车领域必不可少的元素。

『陆』 新能源汽车电池材料概念股有哪些 新能源汽车电池材料概念股一览

九九久(002411)，沧州明珠（002108），大东南（002263），深圳惠程（002168），

『柒』 纯电动汽车使用永磁同步电机和异步电机的利弊代表车型

1.永磁同步电机

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。此时转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机(generator)用；此外，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差120，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机(motor)用。

优点：

1.效率高：因为它的励磁磁场（转子磁场）是由磁铁提供的，所以省去一部分励磁磁场所需的电能。

2.调速范围大：由于他是永磁作为励磁磁场，因此调整电流与频率即可很大范围调整电机的功率和转速。

3.体积小重量轻：因为它的结构简单，因此无论体积还是重量都相对较小。

4.发热小，密封性强，免维护。

缺点：

1.抗震性较差：由于现在大部分永磁材料都采用钕铁硼强磁材料，这种材料较为硬脆，因此受到强烈震动有可能会碎裂。

2.抗热冲击较差：由于转子采用磁性材料，而电机在运行或者环境温度过高情况下会引起磁铁退磁，因此会造成动力下降

『捌』 新能源汽车永磁同步电机的发展史，究竟是怎样的

电动汽车具有低噪声、零排放、高效率、节能、能源多样化和综合利用等明显优势，成为各国发展的主流。随着永磁材料性能的提高和成本的降低，永磁同步电机(PMSM)以其高效率、高功率因数和高功率密度的优势成为电动汽车驱动系统中的主流电机之一。

电动汽车在美国的发展比日本晚。在美国，感应电机的设计和控制策略已经成熟，因此感应电机是电动汽车的主要驱动电机。而美国也对永磁同步电机进行了研究，成果突出。詹姆士开发的永磁同步电机。歌迪和凯文。SatCon公司的LeRowR.E采用定子双绕组技术，不仅扩大了电机的转速范围，而且有效利用了逆变器的电压，绕组电流小，电机效率高。表4显示了美国SatCon公司开发的电机在不同速度和功率下的效率特性。

『玖』 新能源产业中具体哪些制造行业会用到稀土钕铁硼磁铁

应用而言，稀土永磁材料是消费电子、工业电机、核磁共振、传统汽车、电子计算机等行业不可或缺的材料，其应用领域的广泛是稀土永磁行业保持稳健增长的坚实支撑。近年来，新能源汽车、直驱永磁风电、变频家电为代表的节能环保行业发展越来越迅速，未来这些行业突飞猛进的发展，将大幅增加对稀土永磁材料的需求，从而带动行业快速发展