NdFeB永磁材料的应用领域与发展前景

文章编号:1005-7854(2005)02-0067-03

NdFeB 永磁材料的应用领域与发展前景

李亚峰

(北京矿冶研究总院,北京100044)

摘　要:NdFeB 永磁材料由于其本身的优异磁性能和良好的性价比,使其需求量猛增,应用领域不断

扩大。本文介绍了NdFeB 永磁材料在音响器件、汽车领域、油田除蜡、医学器械、计算机等领域的应用,以及NdFeB 永磁材料发展前景和生产中存在的问题。

关键词:NdFeB ;永磁材料;应用;发展前景;述评中图分类号:TM273;TM277 文献标识码:A

APPL ICA TIONS AND DEV ELOPM EN T PROSPECT REGARDIN G

THE NdFeB PERMAN EN T MA GN ET MA TERIAL

L I Y a 2f eng

(Beiji ng General Research Instit ute of M i ni ng and Metall urgy ,Beiji ng 100044,Chi na )

ABSTRACT :Being of perfect magnet performance and good quality/price ,the requirement for NdFeB perma 2nent magnet material is soaring with its increasingly expending applications 1The applications of NdFeB perma 2nent magnet material in many fields are described in this paper ,such as in manufacture of parts of stereo ,automo 2bile devices ,medical instruments and computer hardware ,etc 1Besides ,the paper also discusses the prospect of its development and the problems in its production 1

KE Y WOR DS :NdFeB ;Permanent magnet material ;Application ;Development prospect ;Review

收稿日期:2005-01-25

作者简介:李亚峰,北矿磁材科技股份有限公司助理工程师、学

士。

1　引　言

我国磁性材料行业自20世纪50年代起,经过40多年的发展,已形成了门类齐全的工业体系。50

～80年代,主要生产铁氧体,80年代中期逐步生产NdFeB 永磁材料。NdFeB 永磁材料由于其本身的

优异磁性能和良好的性能价格比(好于铁氧体磁体),供应给国际、国内的新兴发展产业和支柱产业,使其需求量年年猛增,总的市场形势很好,发展前途光明。

NdFeB 永磁材料从20世纪80年代中后期开

始发展,属国家鼓励发展的新材料,主要有烧结、粘结NdFeB 及其他稀土永磁材料,已经成为国民经济

各产业,尤其是电子和汽车工业的一种不可替代的基础材料,其种类繁多,广泛用于电子、汽车、计算机、电力、机械、能源、环保、国防、医疗器械等众多领域,又是节能、节材、节汇及出口创汇的产品,带动着各行业的发展。

2　NdFeB 永磁材料的应用领域

211　在音响器件的应用

NdFeB 永磁材料在中国的最大使用领域是音

响,占27%,音响中应用包括扬声器、耳机等。扬声

器的磁路构造分内磁式(多用Alnico 做磁体)和外磁式(多用铁氧体做磁体),应用稀土永磁材料时,可适用于内磁式和外磁式两种结构,尺寸和重量都大大减小。目前,国内外生产高级音响设备的厂家有些已推出NdFeB 扬声器,电声性能有较大改善。我国大量出口的喇叭片磁钢主要用在高性能立体声耳

第14卷　第2期2005年6月 矿 冶MININ G &METALLURGY

Vol.14,No.2

J une 2005

机上。

212　在电机、汽车领域的应用

NdFeB永磁材料在我国第二大应用领域是电机,占25%。NdFeB的出现,意味着电机领域将引起革命性的变化,这是因为NdFeB永磁材料没有激磁损耗、不发热,用它制造的电机优点很多。因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NdFeB永磁材料减少重量和尺寸,可以节约更多的燃料,并增加设计的灵活性。213　油田除蜡器

钕铁硼永磁材料用在油田除蜡器,我国占22%,是第三大应用领域,西方为零,这与我国油田的石油特殊组成即含蜡量高有关。我国石油中含有较多的蜡,将石油从地层下抽出过程中,由于石油所受压力、温度等环境的变化,原油中含的蜡在油井壁及输送管道中析出,因此每年由于清蜡而停产造成巨大经济损失。将NdFeB永磁体在一管中形成磁路,原油经过时受磁场作用而有效防止了蜡的析出,这就大大减少了油井清蜡停产次数,提高了产量。目前这是较为重要的稀土应用之一,除了除蜡器外,还有用稀土永磁制作的油井遗物打捞器等。

214　在医学器械领域的应用

最引人注目的是核磁共振成像仪(MRI)。所谓核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance),就是处于某个静磁场中的自旋核系统受到相应频率的射频磁场作用时,在它们的磁能级之间发生的共振现象。日本在1988年研制成功用NdFeB磁体作为磁体的MRI,并在当年生产了50台,被列为日本1988年度十大新产品之一。MRI是检查人体内部病变、用于早期诊断肿瘤等疑难病症的大型医疗仪器,核磁共振成像可以探测器官与器官之间、甚至是一个器官的不同部分之间的分界,哪怕是疾病造成的水量的1%的变动,都能很容易被核磁共振成像仪检测到。每台MRI使用2t钕铁硼,2002年全球使用的核磁共振成像仪共有212万台,我国卫生部门计划在今后20年内每县设置1台,平均每年生产130台,这就需钕铁硼260t/a,市场的前景是相当可观的。215　在电子束聚焦、微波器件中的应用

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。电子束聚焦领域中,稀土永磁的应用主要是用在各种加速器、质谱仪及微波器件中,由于使用的环境温度较高,一般用Sm2Co系稀土永磁。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。

216　在计算机硬盘和软盘驱动器的应用

计算机硬盘和软盘驱动器中的读写磁头的移动是由VCM即音圈电机来驱动的,随着计算机技术及硬件的不断进步,对VCM磁体的形状、性能要求变化频繁。目前,市场要求VCM磁体的(B H)m> 31814kJ/m3水平。西方世界NdFeB最大使用领域是计算机磁盘驱动器中的音圈电机(VCM),占总数的57%。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。展望21世纪,个人电脑的销售量在西方国家将维持20%增长,而我国对电脑需求的增长远远超过20%的增长率,因而NdFeB在VCM上应用的需求将会成倍增长。

217　仪表上的应用

仪表是永磁材料的另一个较广的应用领域,主要包括各种磁电、电磁式仪表,如电流表、电压表、电度表、速度及加速度表等常规测量仪表。由于稀土永磁特别是NdFeB磁体的出现,使得仪表实现了高精度、微型化。

218　其它应用

目前,不少企业在音频变压器、脉冲变压器、回扫变压器、音响、微特电机、大功率动力电机、磁悬浮轴承、电动车电机、音圈电机等产品性能的研究改进上,拟采用和正在采用NdFeB永磁材料,反过来也对永磁材料的发展起到了巨大的促进作用。在有些方面的应用还具有我国的特色,如磁力耦合油泵的使用,解决了石油工业跑冒滴漏的老大难问题;治疗

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