日本对中国控制稀土的事真的很在乎：日本研制出无需稀土 ...

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不使用磁铁的高性能马达（一）：可产生强静电力的带电体
2010/09/30 00:00
　　以往静电常常被应用于集尘器、碳粉打印机及臭氧发生器等。但因电荷移动导致电荷密度较低，所以应用领域有限。以往静电大多是因为动作带来的静电感应而产生电荷。因此电荷量较少，由此也获得不了较大的力。这也是因为技术人员并没有想过要封存由静电产生的电荷。
　　本文提及的“带电体工程学”与原来的静电利用方式不同。带电体工程学是在制造带电体时稳定地封入大量电荷。由此电荷密度可提高到1000倍以上。因库仑力与电荷量的二次方成正比，所以获得的电力可提高至原来的100万倍以上。
　　由此，库仑力可以成为比磁力更大的力。只要能够保持稳定的带电状态，就可与磁铁一样用于广泛的领域。这便是可制造出高效马达或发电机的理由。
不依赖于材料的物理特性
　　目前，电磁马达几乎全部利用永久磁铁的磁力。因此，为了提高性能，必须提高永久磁铁的磁通密度。磁力如以下公式所示，与磁通密度的二次方成比例。

　　公式中的磁通密度就是材料所固有的物理特性。因此，要想提磁通密度，就必须使用属于稀少资源的稀土类金属。
　　不过，稀土类金属目前存在由中国一家所垄断的问题，而且还出现了中国为抬高价格进行战略性减产的动向。因此，企业对不使用稀土类金属也可提高性能的马达需求强烈。
　　与这种磁力依赖于物质所固有的磁通密度不同，库仑力依赖于电荷量。库仑力如下式所示，它不依赖于物质本身，而是通过增加电荷量来控制。
　关键的一点是库仑力不依赖于物质。下表对永久磁铁和库仑力的发生源——电荷进行了比较。不依赖于材料的物理性质，便意味着没有随时间的劣化问题，并可实现物理量的控制。

只要能提高电荷密度就可获得强大的力
　　带电是指物质带有电荷的状态。但一般来说电荷容易移动，很难持续维持带电的状态。而且还存在湿度越高电荷就越容易向空气中扩散的特性。虽然目前已有使用高分子带电体的显示器方案，但带电量的变化是存在的难点。
　　以前也有企业曾制成过静电马达。但只是性能较低的产品。产生的库仑力仅为数N左右。输出功率低的原因在于无法确保稳定的带电状态。
　　目前，钕磁铁被公认为磁力最强的永久磁铁，但磁通密度也不过1特斯拉左右。1cm2面积时，磁铁表面只能产生398N的磁力。而且磁铁还存在随时间性能变化的问题，因此磁力也会变化。
　　但电荷在本质上不存在随时间变化的问题。可以说，只要能够实现稳定的高密度带电，得到的库仑力就会不亚于磁力。
　　在此，我们计算一下在直径10μm的带电球体上单层涂布1cm2面积上的库仑力。带电板的间隔为1mm。下图列出了直径10μm的带电球上每1cm3的电荷密度与库仑力之间的关系。虽是面电荷，但是按照假定为点电荷计算的，因此得到的数值要低于实际值。

点电荷间的库仑力
　　从上图可以看出，只要有1016个/cm3以上的电荷密度，就可获得比钕磁铁更强的力场。
这里最重要的是1014个左右的密度范围。这是半导体制造过程中离子注入的一般密度。因此，只要防止离子注入后发生电荷脱离及侵入，便可实现高电荷密度，从而获得大库仑力。
　　不过，电荷封入绝缘体中时，因电荷会强充电，不移动的电荷会增加。这样会生产强大的排斥力，因此电荷注入存在极限。
可封入电荷的带电体构造
　　综上所述，为了获得大库仑力，必须用不同于以往的做法来实现高密度的带电体。在此提出两个可实现稳定带电体构造的方案。


带电体构造1

带电体构造2
　　第一个是以氧化绝缘体覆盖半导体及金属表面，实现带电稳定化的球体。绝缘体的厚度可由驱动电压来决定。
　　第二个是向绝缘体本身注入离子的球体。比如，使用石英及陶瓷球体，将离子注入其100nm以上的深处。这样带电体可透明，并可降低材料成本。
　　下面来考虑这两种带电体所使用的材料。首先，第一个球体采用表面由氧化物绝缘体覆盖的构造，但用于封入电荷的氧化物绝缘体必须形成大的禁带宽度（带隙，Eg）。具体而言，禁带宽度要达到6eV以上。
　　可以满足这一条件的材料有Si（SiO2のEg≒8eV)及Al（Al2O3のEg≒6eV）。其他候选项还有Ti及Zn，不过是否能够封入电子还不得而知，因此在此不做讨论。另外，Si及Al是丰富的材料，因此不存在资源问题。如果有用其他的能够用SiO2及Al2O3覆膜包裹金属的技术的话，还有望扩大材料的选择范围。
　　在Si方面，现已证实其表面氧化后的构造具有可长期保持电荷的性能。如果是EEPROM，即使氧化膜的厚度为约3nm左右，也可保持电子封入状态10年以上。因此，如果内部采用Si，并将SiO2覆膜设定为100nm左右，便有望在10年间保持电子稳定封入的状态。Si与SiO2覆膜的组合也许是目前电子封入的最佳材料。制造带电体时无需使用结晶物质。虽说一般认为带电体对杂质也不敏感，但尚需要通过实验加以确认。
　　下面来说一下Al，Al的氧化膜也为众所周知的优质绝缘体。但在电子封入性能方面迄今并无研究，需要充分的验证。
　　第二种绝缘体是注入离子的方法，但如上所述，可封入电荷的是石英及陶瓷等，并不适于像碱性玻璃那样对电而言的低质材料。虽然离子注入深度尽管需要达到100nm以上，但离子的注入不会使绝缘体质量下降。
　　由于以往并无以无机物制造带电体的尝试，因此今后还要充分收集数据。利用石英及陶瓷制造带电体，未必一定要制成球体，还可如下图一样制成自由形状的带电体。（特邀撰稿人：山村 信幸）

可制成自由形状的带电体

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不使用磁铁的高性能马达（一）：可产生强静电力的带电体
2010/09/30 00:00
　　以往静电常常被应用于集尘器、碳粉打印机及臭氧发生器等。但因电荷移动导致电荷密度较低，所以应用领域有限。以往静电大多是因为动作带来的静电感应而产生电荷。因此电荷量较少，由此也获得不了较大的力。这也是因为技术人员并没有想过要封存由静电产生的电荷。
　　本文提及的“带电体工程学”与原来的静电利用方式不同。带电体工程学是在制造带电体时稳定地封入大量电荷。由此电荷密度可提高到1000倍以上。因库仑力与电荷量的二次方成正比，所以获得的电力可提高至原来的100万倍以上。
　　由此，库仑力可以成为比磁力更大的力。只要能够保持稳定的带电状态，就可与磁铁一样用于广泛的领域。这便是可制造出高效马达或发电机的理由。
不依赖于材料的物理特性
　　目前，电磁马达几乎全部利用永久磁铁的磁力。因此，为了提高性能，必须提高永久磁铁的磁通密度。磁力如以下公式所示，与磁通密度的二次方成比例。

　　公式中的磁通密度就是材料所固有的物理特性。因此，要想提磁通密度，就必须使用属于稀少资源的稀土类金属。
　　不过，稀土类金属目前存在由中国一家所垄断的问题，而且还出现了中国为抬高价格进行战略性减产的动向。因此，企业对不使用稀土类金属也可提高性能的马达需求强烈。
　　与这种磁力依赖于物质所固有的磁通密度不同，库仑力依赖于电荷量。库仑力如下式所示，它不依赖于物质本身，而是通过增加电荷量来控制。
　关键的一点是库仑力不依赖于物质。下表对永久磁铁和库仑力的发生源——电荷进行了比较。不依赖于材料的物理性质，便意味着没有随时间的劣化问题，并可实现物理量的控制。

只要能提高电荷密度就可获得强大的力
　　带电是指物质带有电荷的状态。但一般来说电荷容易移动，很难持续维持带电的状态。而且还存在湿度越高电荷就越容易向空气中扩散的特性。虽然目前已有使用高分子带电体的显示器方案，但带电量的变化是存在的难点。
　　以前也有企业曾制成过静电马达。但只是性能较低的产品。产生的库仑力仅为数N左右。输出功率低的原因在于无法确保稳定的带电状态。
　　目前，钕磁铁被公认为磁力最强的永久磁铁，但磁通密度也不过1特斯拉左右。1cm2面积时，磁铁表面只能产生398N的磁力。而且磁铁还存在随时间性能变化的问题，因此磁力也会变化。
　　但电荷在本质上不存在随时间变化的问题。可以说，只要能够实现稳定的高密度带电，得到的库仑力就会不亚于磁力。
　　在此，我们计算一下在直径10μm的带电球体上单层涂布1cm2面积上的库仑力。带电板的间隔为1mm。下图列出了直径10μm的带电球上每1cm3的电荷密度与库仑力之间的关系。虽是面电荷，但是按照假定为点电荷计算的，因此得到的数值要低于实际值。

点电荷间的库仑力
　　从上图可以看出，只要有1016个/cm3以上的电荷密度，就可获得比钕磁铁更强的力场。
这里最重要的是1014个左右的密度范围。这是半导体制造过程中离子注入的一般密度。因此，只要防止离子注入后发生电荷脱离及侵入，便可实现高电荷密度，从而获得大库仑力。
　　不过，电荷封入绝缘体中时，因电荷会强充电，不移动的电荷会增加。这样会生产强大的排斥力，因此电荷注入存在极限。
可封入电荷的带电体构造
　　综上所述，为了获得大库仑力，必须用不同于以往的做法来实现高密度的带电体。在此提出两个可实现稳定带电体构造的方案。


带电体构造1

带电体构造2
　　第一个是以氧化绝缘体覆盖半导体及金属表面，实现带电稳定化的球体。绝缘体的厚度可由驱动电压来决定。
　　第二个是向绝缘体本身注入离子的球体。比如，使用石英及陶瓷球体，将离子注入其100nm以上的深处。这样带电体可透明，并可降低材料成本。
　　下面来考虑这两种带电体所使用的材料。首先，第一个球体采用表面由氧化物绝缘体覆盖的构造，但用于封入电荷的氧化物绝缘体必须形成大的禁带宽度（带隙，Eg）。具体而言，禁带宽度要达到6eV以上。
　　可以满足这一条件的材料有Si（SiO2のEg≒8eV)及Al（Al2O3のEg≒6eV）。其他候选项还有Ti及Zn，不过是否能够封入电子还不得而知，因此在此不做讨论。另外，Si及Al是丰富的材料，因此不存在资源问题。如果有用其他的能够用SiO2及Al2O3覆膜包裹金属的技术的话，还有望扩大材料的选择范围。
　　在Si方面，现已证实其表面氧化后的构造具有可长期保持电荷的性能。如果是EEPROM，即使氧化膜的厚度为约3nm左右，也可保持电子封入状态10年以上。因此，如果内部采用Si，并将SiO2覆膜设定为100nm左右，便有望在10年间保持电子稳定封入的状态。Si与SiO2覆膜的组合也许是目前电子封入的最佳材料。制造带电体时无需使用结晶物质。虽说一般认为带电体对杂质也不敏感，但尚需要通过实验加以确认。
　　下面来说一下Al，Al的氧化膜也为众所周知的优质绝缘体。但在电子封入性能方面迄今并无研究，需要充分的验证。
　　第二种绝缘体是注入离子的方法，但如上所述，可封入电荷的是石英及陶瓷等，并不适于像碱性玻璃那样对电而言的低质材料。虽然离子注入深度尽管需要达到100nm以上，但离子的注入不会使绝缘体质量下降。
　　由于以往并无以无机物制造带电体的尝试，因此今后还要充分收集数据。利用石英及陶瓷制造带电体，未必一定要制成球体，还可如下图一样制成自由形状的带电体。（特邀撰稿人：山村 信幸）

可制成自由形状的带电体

中国的稀土产量约占全球的97％，而且是镝的唯一产地，鉴于开发替代材料需要较长时间，为了保证稀土稳定供应，利用废弃产品进行回收是有效手段。但从产品中安全分离稀土磁铁不仅耗费劳力，如果使用传统的回收技术，还需要进行废水处理，去除回收过程使用的酸和碱，而且会产生废弃物（铁氧化物），在成本和环保方面存在课题。

　　基于以上原因，日立决定开发稀土磁铁回收技术。具体步骤如下：首先开发从硬盘和空调的马达中分离并回收稀土磁铁的装置；然后针对硬盘开发效率为现行手工拆解5倍以上的装置；最后针对马达开发安全回收磁铁的装置和去除强磁力的装置。对于回收的磁铁，该公司将与日立金属合作，对其能否再度制成稀土磁铁进行验证，同时与日立的研究所合作，开发低成本、小环境负荷的新型回收技术。除此之外，该公司还将与日本国内的大学及研究机构携手，就回收技术及其方案进行研究。根据研究结果，估算包括产品回收、磁铁分离、材料回收在内的稀土磁铁回收总成本。今后，该公司将在约1～2年的开发研究基础上开展验证试验，争取在2013年之前全面实施回收。（记者：浜田 基彦）

东京理科大学试制出了用于混合动力车用的驱动马达（图1）。其特点是采用了完全不使用磁铁的SR（开关磁阻）马达构造。这表明，即使不采用钕类磁铁等成本较高的稀土类材料，也能制造出驱动马达。

　　由于稀土类材料不仅受到产国以及产量的限制，而且容易成为投机的对象，因此，市场价格随着时间的不同，有时会出现2～3倍的变动。如果此次试制的驱动马达能实用化，那么，汽车厂商就能比以前更大程度地降低混合动力车的价格，并且能够面向未来制定稳定的量产计划。

······

名古屋工业大学的马达：稀土类磁铁用量减半，通过辅助线圈任意增强或削弱磁场
2010/05/21 00:00 打印
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图1：试制的马达转矩密度为4.9N·m/kg，输出密度为3.4kW/kg。
　　名古屋工业大学开发出了用于EV（电动汽车）和HEV（混合动力车）的驱动马达（图1）。除了旨在形成旋转磁场的主线圈外，还另外设置了辅助线圈。与市售的HEV驱动马达相比，虽然将稀土类磁铁的用量减半，但却实现了同等程度的输出密度。

　　此次开发出来的马达原则上是在转子中使用永久磁铁的同步马达。转子为2张在圆周上排列放射状突起的圆板（图2）错开相位叠加而成。转子之间夹有圆板状的永久磁铁。因此，如果组合使用两张圆板的话，磁极在圆周上以NSNS的方式排列。

　　名古屋工业大学在马达定子侧的两个端面，设置了除旨在形成旋转磁场的线圈以外的辅助线圈（图3）。由于转子层叠了两张圆板，因此转子的一个端面的任何地方都是N，另一个端面的任何地方都是S。为此，如果在其旁边设置辅助线圈、其中流过直流电流的话，便可以从表面上加强或削弱永久磁铁的磁力。


图2：马达的构造定子的两个端面设置了辅助线圈。

图3：构成马达的各个部件在定子端面看到的是辅助线圈。


　　要想形成该构造，需要使用沿着转子端面流动的磁通量。为此，可以采用SMC（SoftMagnetic Composites=软磁性复合材料）磁芯，使用转子面内磁通量以外的磁通量。SMC磁芯对粒径为100μm的微细铁粉进行了压缩成形。除了任何一个方位都可以轻松产生磁通量外，还有涡电流较小的特点。

　　EV/HEV的驱动马达此前存在的问题是一旦旋转次数变高，就会对绕线产生反电动势，并难以维持转矩。为了减小反电动势的影响，需要进行名为弱磁的操作。具体做法是包括向磁场绕线提供不同于旨在获得逆变器旋转力的其他成分电流、减少绕线圈数以及采用升压转换器等选项。

　　在向追加的辅助线圈中导入电流并实现弱磁，是除此以外的第四个选项。反之，实现“强磁”可以减少永久磁铁的用量。

　　名古屋工业大学的开发目标是日本大型汽车厂商在2005年上市的SUV（Sport Utility Vehicle，多功能运动车）型HEV中实际配备的驱动马达。

　　名古屋工业大学已经试制出小型马达并测量了转矩密度和输出密度，并确认到了具有与市售车同等的性能。旋转次数较低时，可以通过使用强磁来提高转矩。该大学采用约为现有HEV驱动马达一半用量的517g稀土类磁铁，实现了与市售车同等的4.9N·m/kg转矩密度和3.4kW/kg输出密度。（记者：小川 计介）

■日文原文：補助コイルで磁界を強弱自在希土類磁石の使用量を半減

大同特殊钢等开发出减少稀土类元素用量同时保持耐热性的钕类环形磁铁
2010/07/15 00:00 打印
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图：“省镝”型钕类环形磁铁。（点击放大）
　　日本大同特殊钢与大同电子（总部：岐阜县中津川市）开发出减少了在高温下抑制磁力降低的稀土类金属镝（Dy）用量的钕铁硼类各向异性的环形磁铁“ND-43SHR”（图）。在保持耐热性的同时，将最大磁能积提高到了43MOe（Oe：奥斯特），比原来的35MOe（140℃耐热产品）高23％。还同时开发出了最大磁能积为39MOe、比原来高11％的“ND-39SHR”。

　　此次采用热塑性加工法，提高了nm级结晶粒的配向性。通过这种方法，使其与烧结磁铁相比，只需约一半的镝用量即可保持耐热性，而磁力则提高到了“全球最高水平”（大同特殊钢）。

　　预计该产品在电动助力方向盘等的车载马达、产业设备用马达，以及办公机械与家电产品用马达等方面存在需求。大同电子计划从2010年秋季开始样品供货，2011年度开始量产。（记者：近冈 裕）

自然元素的特性是不可逾越的，许多东西可以有替代品，但替代品就是替代品；
当然，对稀有资源，开发替代品是必须必要的，对大家都有好处。

日本人的科技实力不可小觑

回复 7# bloodywind


    有什么不可小视的  比亚迪都已经大规模量产铁电池了
比亚迪“铁电池”生产基地惠州落成
经济观察报8月20日报道 记者从比亚迪获悉，未来将担负比亚迪电动车核心技术“铁电池”生产任务的电动车电池生产基地已在广东惠州落成。这对比亚迪电动车的大规模量产具有重要意义。

http://auto.163.com/09/0820/09/5H5ALMVT000816HJ.html

独家:铁电池成收入利器 比亚迪否认开放核心技术
目前市面上锂电池主要有三种，即磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂电池。专家介绍，目前锰酸锂电池成熟一些，已经进入产业化阶段，丰田、本田、日产电动车用的是锰酸锂电池。与锰酸锂电池相比磷酸铁锂电池耐高温性好，一般人认为相对安全性高一些。但其弱点是导电性差，内阻大，工作时产生的热量较多，目前的试验主要也是围绕着解决这一问题来展开
http://auto.163.com/09/1016/10/5LO74000000836P0.html

比亚迪铁电池年产值达百亿
http://finance.qq.com/a/20100208/000810.htm

比亚迪的铁电池 给一辆汽车充电  时间需要十分钟就行了  现在绝大部分电池
  无论铁的  还是理的 最少需要30分钟以上

镝的唯一产地---------------看清楚这才是重点。

没什么特别的阿

华尔街日报中文网
http://www.cn.wsj.com/gb/20100928/bog122746.asp

2010年 09月 28日 12:25
日本为何在乎稀土？

在中国和日本之间出现令两国关系跌至数年来低谷的最严重外交僵局之际，有报导说（中国对此予以了否认）中国已禁止对日本出口稀土矿物。

要是你有些弄不明白，本栏目将给你说说为什么这些鲜为人知的元素掀起了如此的轩然大波。

什么是稀土矿物？

尽管不是家喻户晓，但例如镧、铈、镱这些材料却可以在硬盘驱动器、手机、电动车电池及其他产品中找到。它们还有军事上的用途，例如用于导弹制导系统，所以它们也被称作“战略金属”就不足为奇了。

据世界贸易组织(WTO)，过去十年间全球的稀土市场规模以每年大约8%到11%的速度增长，据估计2008年时的规模大概为12.5亿美元。

它们“稀有”吗？

不是非常稀有。（它们也不是“土”，不过这就是另一码事了。）

据澳大利亚工业矿产公司(Industrial Mineral Company of Australia)，今年全球稀土产量估计为150,000吨。来看一个对比，目前一年的黄金产量大约为2,500吨。

然而，它们在中国之外很少获得开采。中国在稀土市场上占据着超过95%的比例，它拥有全球储量的57%。

而且在中国之外也很少看到它们的身影。中国在过去几年间限制了稀土出口，因为它要首先满足国内供应。它将今年的发货量上限定在30,300吨左右，较上年减少了40%。

它们为何对于日本如此重要？

面对疲软的国内经济，许多日本企业出于对今后增长前景的考虑纷纷将目光投向了出口更先进、且环保的技术上。

大型电子产品公司，如松下(Panasonic)正退出利润率较低、行业竞争较强的行业，譬如电视领域，转而研发用于电动车的下一代电池技术。

路透社(Reuters)去年报导说，每一块丰田(Toyota)混合动力车的电池用到了10至15千克的镧，而按照这种汽车的能效提高计划，这一数字可能会增加一倍。

难道日本就不能从别处购买它们吗？

要是事情真有这么简单就好了。中国的生产商在上世纪九十年代时降低了稀土矿产的价格，这使得世界其他地方的许多矿井都停止了生产。虽然随着全球供应的吃紧，美国、加拿大和澳大利亚的矿产企业正急于让其中的一些矿井恢复生产，但它们可能无法在今后数年内投入广泛使用。即便可以，中国仍将是市场的主导。

其他国家对中国的市场主导地位不感到担心吗？

是的，他们的确担心。美国政府正考虑将中国限制稀土出口一事诉诸WTO，美国国会已下令美国政府问责局(Government Accountability Office)调查美国军方在大部分科技领域对这种矿产的依存度。

将来我们还会听到更多与这相关的东西，是吗？

中国垄断了稀土矿产市场，而且它显然不惧将这种地位用作外交谈判中的筹码。这意味着进一步的摩擦不是不可能。

正如中国改革开放的总设计师邓小平1992年所说的那番具有先见之明的话：中东有石油，中国有稀土。

Andrew Joyce

哪是现在才开始研制的，要是这样，能这么快弄完么...

用辅助线圈增强磁场，功率是保住了，能耗呢？
替代技术 总是用其他方面的牺牲换来的，稀土最好都不要出口了，几年下来 此消彼长 工业品综合性能差距很快就出来了；但是我们的稀土产地很多都是经济不发达地区，所以自己肯定也会有所牺牲，希望能够综合补偿下，至少把稀土价格抬上去。

不用稀土电动机有啥稀奇的，19世纪发明电动机时候也没有钕铁硼。
只不过不用稀土电动机造是能造出来，但会更笨重、更耗能，和用了稀土电动机完全无法比，或者说市场上肯定竞争不过，否则当初稀土也不会推广开了。
至于航空航天上需要的永磁，钕铁硼完全是不可替代的。

没准过几年在火星上找到了稀土矿。
在地球很稀缺的资源，放在宇宙尺度恐怕就无穷尽了。

其实对地球上的各种资源，根本不需要任何担心。
未来无非就是两种结局：
科技持续发展，发达国家100年内必然建立太空矿场
绿教统一全球，人类文明毁灭，那时候也不需要任何资源了，石油的作用就是点灯。

实验室的东西吧。能做的出来不表示有竞争力。首先得过成本关。其次要过性能关。这两项要是比稀土的弱了，就等着中国把市场抢光。

天堂风暴 发表于 2010-9-30 12:22


    你这个想法就像认为火车跑不过马车一样

zs11 发表于 2010-9-30 14:23


   这比喻不对，你理解偏了。
    现在的情况是 火车跑过马车，但是火车零件受限 产量难保证，就去改良马车 跑到和火车一样快。

解一时之渴，前景不看好。

日本再接再厉研制出不需要稀土的弹道导弹，战斗机等等。

红xing 发表于 2010-9-30 10:51


    10分钟？充多少？几个千瓦时？那充电用的导线和变压器受得了吗？即使这些外围设备受得了，市电供电网受得了吗？这方面有突破了吗？

猪喝~~~~~~~~~



让我们为日本人的伟大创造力欢呼吧。


满塞~~~满塞~~~满满塞~~~~~


冻蒜~~~洞蒜~~~~~冻冻蒜~~~~~






顺便说一下，从明年起稀土就不用出口日本了~

重稀土TG具有得天独厚的优势。。。

回复 12# 红色俱乐部


    这个不准确， 镝 广泛存在于独居石等矿产正宗，储量并不小，只是提炼成本太高，而污染很大，主要是三酸二碱污染太严重，所以只有中国生产，但其他国家，如澳大利亚储量也很大，只是为了环保不投产而已

主要成分为稀土（RE）、铁（FE）、硼（B）。其中稀土ND为了获得不同性能可用部分镝（Dy）、镨（Pr）等其他稀土金属替代，铁也可被钴（Co）、铝（Al）等其他金属部分替代，硼的含量较小，但却对形成四方晶体结构金属间化合物起着重要作用，是的化合物具有高饱和磁化强度，高的单轴各向异性和高的居里温度。
    钕铁硼-牌号     每类产品按最大磁能积大小划分若干个牌号
钕铁硼磁性材料牌号有：N35—N52,N35M—N50M，N30H—N48H,N30SH—N45SH，N28UH—N35UH,N28EH—N35EH。

科普一下什么是稀土永磁
      稀土永磁材料
    稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属（如钴、铁等）组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得的一种磁性材料。
　　稀土永磁分钐钴（SMCo）永磁体和钕铁硼（NdFeB）系永磁体，其中SmCo磁体的磁能积在15～30MGOe之间，NdFeB系永磁体的磁能积在27～50MGOe之间，被称为“永磁王”，是目前磁性最高的永磁材料。钐钴永磁体，尽管其磁性能优异，但含有储量稀少的稀土金属钐和稀缺、昂贵的战略金属钴，因此，它的发展受到了很大限制。我国稀土永磁行业的发展始于60年代末，当时的主导产品是钐-钴永磁，目前钐-钴永磁体世界销售量为630吨，我国为90.5吨（包括SmCo磁粉），主要用于军工技术。
　　随着计算机、通讯等产业的发展，稀土永磁特别是NdFeB永磁产业得到了飞速发展。
　　稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的极大重视，发展极为迅速。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。
　　现在稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料，用在人造卫星，雷达等方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。在医疗方面，运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”，使得疗效大为提高，从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。在应用稀土的各个领域中，稀土永磁材料是发展速度最快的一个。它不仅给稀土产业的发展带来巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响。
　　二、稀土永磁材料分类
　　1．稀土钴永磁材料，包括稀土钴（1-5型）永磁材料SmCo5和稀土钴（2-17型）永磁材料Sm2Co17两大类。
　　2．稀土钕永磁材料，NdFeB永磁材料。
　　3．稀土铁氮（RE-Fe-N系）或稀土铁碳（RE-Fe-C系）永磁材料。
　　三、稀土永磁材料制备工艺分类
　　1．粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体；
　　2．还原扩散制粉或氢碎处理粉末及粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体；
　　3．快速凝固制粉或氢碎制粉（HDDR），粉末模压粘结工艺制备的粘结磁体；
　　4．快速凝固制粉或氢碎（HDDR）粉末的注射工艺制备的注射磁体；
　　5．快速凝固制粉或氢碎（HDDR）粉末的热压法制备的热压磁体；
　　6．用热压磁体再进行热变形压工艺制备的各向异性热变形压磁体；
　　7．将热变形压磁体磨制成粉，再采用模压或注射等方法制备成各向异性粘结磁体。
　　四、稀土永磁材料的主要应用
　　永磁体最基本的作用是在某一特定的空间产生一恒定的磁场，维持此磁场并不需要任何外部电源。标志永磁材料好坏的参数有许多，最重要的是最大磁能积(BH)max ，磁能积越大，材料每单位体积所产生外磁场的能量就越大。目前商品NdFeB永磁材料的最大磁能积已达到：50MGOe。由于稀土永磁材料的高磁能积和高矫顽力等优异的特性，已给永磁应用带来革命性的变化，稀土永磁材料主要应用在以下几个方面：
　　1．机电类
　　稀土永磁体的出现，意味着电机领域将引起革命性的变化。这是因为稀土永磁体没有激磁损耗，不发热，用它制造的电机优点很多。因稀土永磁电机没有激磁线圈与铁心，磁体体积较原来磁场极所占空间小，没有损耗，不发热，因此为得到同样输出功率整机的体积，重量可减小30%以上，或者同样体积、重量，输出功率大50%以上。
　　永磁电机，尤其是微电机，每年世界产量约几亿台之多，主要用在汽车、办公自动化设备和家用电器中。所使用的多为高性能的铁氧体和稀土永磁体。
　　今后稀土永磁电机的最大市场之一将是汽车工业。钕铁硼永磁材料性能优异，用于制造电机，可以实现汽车电机“钕铁硼化”。在汽车方面，只有用小马达，才能降低汽车重量，增加舒适感，提高安全性，降低尾气排放，提高汽车的整体性能，目前用量最大的是启动电机。电机是汽车中不可缺少的部件，汽车上电机数量在逐年增加。一般汽车上有8～18台，高级轿车多达40～50台，随着汽车工业的发展，汽车电机的需求是巨大的。高磁能积的稀土永磁体体积小，却能较铁氧体产生大得多的动力，因此提高了电效率。通过使用稀土磁体减少重量和尺寸，可以节约更多的燃料和增加设计的灵活性。
　　2．稀土永磁材料在医疗中的应用
　　3．磁选机
　　一般的磁选机有永磁式和电磁式两种，以前，永磁式磁选机的磁体多用铁氧体。稀土永磁出现后，设计并制造了各种型号和类型的永磁磁选机，尤其是在中高磁场磁选机中，必须用稀土永磁体。
　　4．计算机及外围设备
　　在计算机中使用的稀土永磁材料最多的器件是磁盘驱动电机（VCM），另一种是数据输出打印机电机。
　　5．各种仪表
　　使用永磁体的仪表种类很多，如磁电式仪表、计数器等。
　　6．扬声器和耳机
　　扬声器和耳机是永磁体传统应用领域。扬声器有外磁式和内磁式二种，稀土永磁出现后在同样输出功率与音质下，扬声器被做得非常小，目前稀土永磁扬声器和耳机已应用到高级随身听。
　　7．微波器件
　　在微波领域中，微波管、毫波管发生器或放大器需要稳定磁场。稀土永磁体在此中主要起电子运动的聚集作用。
　　五、稀土永磁材料现状及未来发展趋势
　　近年来稀土永磁材料在国内的应用发展很快，目前已应用于一般电机、大电机如磁力泵、磁选设备、永磁吊车和家用电器等方面。但与西方国家相比，我国生产的钕铁硼磁体，包括出口，用得最多的是音响器件（中国是全球最大的扬声器生产者，国产钕铁硼有近一半用于制造扬声器），其次是电机和油井除蜡器。而在音圈马达等国外用量最多的领域，我国的应用还很少。其原因在于这两个应用领域所用的磁体，不仅要求磁性能高，均匀性、一致性好，而且要求加工精度高，镀层质量好，国内大多数厂家的产品难于满足上述使用要求。

日本人在永磁材料上处于世界领先，但看看铁氧体是什么，就知道日本是在忽悠，自慰，铁氧体代替不了稀土永磁。
    铁氧体（ferrites） 铁氧体是一种非金属磁性材料，又叫铁淦氧。它是由三氧化二铁和一种或几种其他金属氧化物（例如：氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等）配制烧结而成。它的相对磁导率可高达几千，电阻率是金属的1011倍，涡流损耗小，适合于制作高频电磁器件。铁氧体有硬磁、软磁、矩磁、旋磁和压磁五类。 旧称铁淦氧磁物或铁淦氧，其生产过程和外观类似陶瓷，因而也称为磁性瓷。铁氧体是铁和其他一种或多种适当的金属元素的复合氧化物。性质属于半导体，通常作为磁性介质应用，铁氧体磁性材料与金属或合金磁性材料之间最重要的区别在于导电性。通常前者的电阻率为102～108Ω·cm，而后者只有10-6～10-4Ω·cm。
历史沿革
　　20世纪30年代无线电技术的发展，迫切地要求高频损耗小的铁磁性材料。而四氧化三铁的电阻率很低，不能满足这一要求。1933年日本东京工业大学首先创制出含钴铁氧体的永磁材料，当时被称为OP磁石。30～40年代，法国、 日本、 德国、荷兰等国相继开展了铁氧体的研究工作，其中荷兰菲利浦实验室物理学家J.L.斯诺克于1935年研究出各种具有优良性能尖晶石结构的含锌软磁铁氧体，于1946年实现工业化生产。1952年，该室J.J.文特等人曾经研制成了以 BaFe12O19为主要成分的永磁性铁氧体。这种铁氧体与1956年该室的G.H.永克尔等人所研究的四种甚高频磁性铁氧体具有类似的六角结构。1956年E.F.贝尔托和F.福拉又报道了亚铁磁性的Y3Fe5O12的研究结果。其中代换离子Y有Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb和Lu等稀土离子。由于这类磁性化合物的晶体结构与天然矿物石榴石相同，故将其称之为石榴石结构铁氧体。迄今为止，除了1981年日本杉本光男采用超急冷法制得的非晶结构的铁氧体材料以外，从结晶化学的观点看，均未超出上述三种类型的晶体构造。所做的工作多数是为了适合新的用途而进行改性和深入的研究。
分类
　　按照磁学性质和应用情况的不同，铁氧体可分为：软磁、永磁、旋磁、矩磁、压磁等五种类型。
一、软磁材料
　  材料在较弱的磁场下，易磁化也易退磁，如锌铬铁氧体和镍锌铁氧体等。软磁铁氧体是目前用途广，品种多，数量大，产值高的一种铁氧体材料。它主要用作各种电感元件，如滤波器磁芯、变压器磁芯、无线电磁芯，以及磁带录音和录像磁头等，也是磁记录元件的关键材料。
二、永磁铁氧体
　　一种具有单轴各向异性的六角结构的化合物。主要是钡、锶、铅三种铁氧体及其复合的固溶体。有同性磁和异性磁之分。由于这类铁氧体材料在外界磁化场消失以后，仍能长久地保留着较强的恒定剩磁性质，可以用于对外部空间产生恒稳的磁场。其应用很广泛，例如：在各类电表中、发电机、电话机、扬声器、电视机和微波器件中作为恒磁体使用。
三、硬磁材料
　　铁氧体硬磁材料磁化后不易退磁，因此，也称为永磁材料或恒磁材料。如钡铁氧体、钢铁氧体等。它主要用于电信器件中的录音器，拾音器、扬声器，各种仪表的磁芯等。
四、旋磁材料
　　磁性材料的旋磁性是指在两个互相垂直的稳恒磁场和电磁波磁场的作用下，平面偏振的电磁波在材料内部虽然按一定的方向传播，但其偏振面会不断地绕传播方向旋转的现象。金属、合金材料虽然也具有一定的旋磁性，但由于电阻率低、涡流损耗太大，电磁波不能深入其内部，所以无法利用。因此，铁氧体旋磁材料旋磁性的应用，就成为铁氧体独有的领域。旋磁材料大都与输送微波的波导管或传输线等组成各种微波器件。主要用于雷达、通信、导航、遥测等电子设备中。
五、矩磁材料
　　这是指具有矩形磁滞回线的铁氧体材料。它的特点是，当有较小的外磁场作用时，就能使之磁化，并达到饱和，去掉外磁场后，磁性仍然保持与饱和时一样。如镁锰铁氧体，锂锰铁氧体等就是这样。这种铁氧体材料主要用于各种电子计算机的存储器磁芯等方面。
六、压磁材料
　　这类材料是指磁化时在磁场方向作机械伸长或缩短的铁氧体材料，如镍锌铁氧体，镍铜铁氧体和镍铬铁氧体等。压磁材料主要用作电磁能与机械能相互转化的换能器，作磁致伸缩元件用于超声。
应用
一、范围
　　磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。下面着重谈磁带上所用的磁性材料和作用原理。
二、原理
　　硬磁性材料被磁化以后，还留有剩磁，剩磁的强弱和方向随磁化时磁性的强弱和方向而定。录音磁带是由带基、粘合剂和磁粉层组成。带基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁强的r－Fe2O3或CrO2细粉。录音时，是把与声音变化相对应的电流，经过放大后，送到录音磁头的线圈内，使磁头铁芯的缝隙中产生集中的磁场。随着线圈电流的变化，磁场的方向和强度也作相应的变化。当磁带匀速地通过磁头缝隙时，磁场就穿过磁带并使它磁化。由于磁带离开磁头后留有相应的剩磁，其极性和强度与原来的声音相对应。磁带不断移动，声音也就不断地被记录在磁带上。放音时，将已录音的磁带以录音时同样的速度紧贴着放音磁头缝隙进。磁头铁芯是用高导磁率铁氧体软磁材料制成的，它对磁通阻力很小。因此，磁带上所录的音频剩磁通，容易通过磁头铁芯而形成回路。磁带上的剩磁通在放音磁头线圈上感应出一个与剩磁通变化规律相同的感应电动势。再经过放音放大器放大后，送去推动扬声器，磁带上所录下的音频信号便还原成原来的声音。
三、作用
　　录像磁带与录音磁带所用的材料及作用原理基本相同，不过录音记录的是代表声音的电信号，而录像记录的是代表景物的电视信号。电视信号中不但有声音信号还有图像信号。录像磁带与录音磁带相比，录像磁带记录的密度很高，因为录像磁带记录波长是微米数量级，为在这波长范围能有充分的灵敏度和信噪比，磁性体粒度必须小，磁性层表面必须平滑。而且磁性层表面的耐磨性必须好，才能在同磁头的高速摩擦以及同磁带的输送系统的固定部分摩擦条件下使用。为此，所使用的粘合剂必须耐热、耐摩。
四、计算机磁性存储设备
    应用于计算机磁性存储设备和作为乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡所用的磁性材科及作用原理，同磁带所用的磁性材料及作用原理基本相同，只是用处不同而已。在磁性卡上有一窄条磁带，当你乘地铁从甲站到乙站时，在甲站向仪器中投入从甲站到乙站的票钱（硬币），之后投出一张磁性卡，在投出这张磁性卡的过程中已录上了到乙站下车的磁记录，拿这张磁性卡乘车到乙站后投入到仪器中，门开，出站。如果没在乙站下车，而是在比乙站远的丙站下车，投入的硬币不够，出站门不开。要拿磁性卡补票后才能出站。在乙站或丙站投入磁性卡的过程，就是磁记录经过磁头变成电信号的过程。再用电信号控制站门开关。电机的铁芯所用的磁性材料一般用硬磁铁氧体，这些材料的特点是磁化后不易退磁。对磁通的阻力小。
生产工艺
　　根据铁氧体结晶构造和形态，制备工艺大致分为：多晶铁氧体生产工艺；铁氧体化学工艺；单晶铁氧体制造工艺及其他特种工艺，如铁氧体多晶薄膜和非晶铁氧体等。
一、多晶铁氧体生产工艺
　　类似陶瓷工业中常用的烧结过程，包括如下步骤：经固相反应形成铁氧体的金属氧化物或碳酸盐或其他化合物，在混合均匀之后，经球磨、干燥，压成特定的形状。在大约1000°C的温度下进行预烧后，再一次充分研磨和混合。加入适量的粘合剂，压成所要求的形状或者作为塑性物质挤压成管状、棒状或条状。然后在1200～1400°C温度下烧结，准确的温度取决于所需的铁氧体特性。在最后的烧结过程中，炉膛中的环境条件起有重要的作用。
二、铁氧体化学工艺
　　亦称湿法工艺，有时还称为化学共沉淀法。专门制备较高性能铁氧体的工艺方法，又可分成中和法和氧化法。其过程是：先将制备铁氧体时所需的金属元素，配制成一定浓度的离子溶液，然后根据配方取适量溶液进行混合，通过中和或氧化等化学反应生成铁氧体粉末，其后工艺过程与前面介绍的相同。
三、单晶铁氧体制造工艺
　　与非金属单晶生长大致相同。Mn-Zn和Ni-Zn系铁氧体单晶生长一般是采用布里兹曼法，即把多晶铁氧体放入铂坩埚里熔融后，在适当的温度梯度电炉中使坩埚下降，从坩埚底部慢慢固化生成单晶。为了使熔融状态下形成的氧分压达到平衡，晶体生长时在炉膛内需要加几个乃至100个MPa的氧分压。
四、铁氧体多晶薄膜的制备
　　如垂直磁化的钡铁氧体薄膜，采用新型的对向靶溅射装置进行溅射。制备石榴石单晶薄膜，多采用在单晶基板上进行气相或液相外延法，其具体工艺过程同半导体单晶薄膜的外延方法极为相近。
五、非晶铁氧体的制备
　　目前是采用超急冷方法和溅射法，所谓超急冷法即把铁氧体原料和适量的类金属元素混合后，在高温熔融状态下，骤然施行大温度梯度的超急冷却的方法。这方面的研究工作刚刚开始，制品的性能还不甚理想。

小型化后用在跳蛋上

期望出现不需要磁铁的电动机

潇声客 发表于 2010-9-30 12:50
开关磁阻马达早就开始商用了，日本的只是一个更好的开关磁阻马达，另外开关磁阻马达和稀土永磁电机的结合国外也已经研究很多了

氮化铁：替代稀土的强磁铁材料，首次以克为单位制造成功
2011/03/08 00:00 打印 E-mail   
图1：成功以克为单位生成的氮化铁Fe16N2粉末（点击放大）

图2：以有机金属络合物为原材料的一种制备方法（点击放大）
　　由日本东北大学研究生院教授高桥研、助教小川智之及户田工业等组成的研究小组，成功地以克为单位生成了氮化铁（Fe16N2）粉末（图1）。作为日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的“稀有金属替代材料开发项目”的一部分，该研究小组在推进将Fe16N2作为不使用稀土类元素的强磁铁候补材料的研究过程中，全球首次以高达91％的纯度和以克为单位的再现性成功生成了Fe16N2粉末。

　　生成的Fe16N2粉末粒径为几十至几百nm，饱和磁化强度在温度50K下为230emu/g、在室温下为221emu/g，高于纯铁（1emu/g＝4π×10－7Wb·m/kg）。虽然与矫顽力成比例的磁晶各向异性较低，但决定磁铁磁力的最大磁能积为100MGOe（796kJ/m3），比钕·铁·硼（Nd-Fe-B）类烧结磁铁高30％多。

　　以氮化铁为材料的磁铁投入使用目标时间为2023～2025年。目前面临的课题有：（1）确立量产技术；（2）减少该材料的界面缺陷和尺寸上的偏差；（3）通过将部分Fe和N置换成其他元素来提高矫顽力；（4）确立对于纳米尺寸的该粉末进行配向及固化的技术；（5）确立200℃以下的提高Fe16N2填充率的配向和固化技术（Fe16N2一旦超过200℃就会热分解）。

　　此次，之所以能够以克为单位生成Fe16N2粉末，是因为找到了在生成过程中的降温阶段抑制Fe16N2变成Fe4N和Fe的工艺条件和原材料。制备方法方面，尝试了以有机金属络合物为原材料的方法和纯粹以无机条件制造铁化合物的方法等几种方法，通过其中的几种方法成功生成了粉末。例如，以有机金属络合物为原材料的方法方面，不仅工艺条件得到优化，原材料方面还控制了结晶颗粒的形状和尺寸等（图2）。生成粉末所需要的时间因制备方法而异，生成约2g的粉末时长则需要1天半～2天，短则需要半天。户田工业负责合成原材料，东北大学则负责采用该原材料生成高纯度Fe16N2的技术。（记者：富冈 恒宪）

要真是2023年能投入量产，也算不错了。日本人搞研发还是有一套么。