“需求熱”碰撞“技術(shù)冷”

非晶電機(jī)迎來(lái)筑基突圍關(guān)鍵期

2025-04-30 07:50:00

　　本報(bào)記者趙萍

　　4月17日，來(lái)自非晶電機(jī)上下游相關(guān)領(lǐng)域的科研院所、高等院校、龍頭企業(yè)等單位的代表齊聚第三屆非晶電機(jī)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)，就非晶電機(jī)性能提升、技術(shù)優(yōu)化、應(yīng)用拓展等分享了最新研究進(jìn)展。尤須注意的是，此次會(huì)議傳遞出重要信號(hào)，在多個(gè)新興領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊的“需求熱”下，業(yè)內(nèi)已深刻認(rèn)識(shí)到，非晶電機(jī)抓住這波重大機(jī)遇的破題之法是攻克關(guān)鍵技術(shù)、夯實(shí)基礎(chǔ)研究根基。

　　需求側(cè)——

　　多領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景加速落地

　　與會(huì)代表一致認(rèn)為，非晶合金在高速高頻、軸向磁通電機(jī)領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯，非晶電機(jī)在低空經(jīng)濟(jì)、新能源汽車(chē)、人形機(jī)器人等新興領(lǐng)域均展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

　　在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，與會(huì)代表介紹，最新數(shù)據(jù)顯示，2023年，中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)5059.5億元，增速達(dá)33.8%。在這其中，低空飛行器的制造和運(yùn)營(yíng)所做貢獻(xiàn)的占比接近55%。低空飛行器對(duì)電機(jī)的要求非常高，而作為eVTOL（電動(dòng)垂直起降飛行器）的“心臟”，非晶電機(jī)具有鐵芯損耗小、效率高、體積小等優(yōu)勢(shì)，能滿(mǎn)足eVTOL電機(jī)小型化、高頻化發(fā)展要求。可以說(shuō)，作為低空經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)引擎，非晶電機(jī)高效節(jié)能的特性與eVTOL對(duì)續(xù)航能力和載重效率的核心需求高度契合，未來(lái)在載人客運(yùn)、觀(guān)光旅游等應(yīng)用場(chǎng)景中具有巨大的市場(chǎng)潛力。但目前，國(guó)內(nèi)主流低空飛行器所用到的電機(jī)較依賴(lài)國(guó)外，未來(lái)國(guó)產(chǎn)化替代空間非常大。

　　在新能源汽車(chē)領(lǐng)域，隨著該領(lǐng)域?qū)Ω咝А⒏咚?、?jié)能電機(jī)需求的日益增長(zhǎng)，非晶電機(jī)憑借其損耗低、效率高、功率密度大等優(yōu)勢(shì)脫穎而出。由于在高速、高頻下性能優(yōu)勢(shì)更明顯，非晶電機(jī)可以有效降低電機(jī)材料成本和其他損耗，助力新能源汽車(chē)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，提升續(xù)航約15%以上，為新能源汽車(chē)的輕量化、小型化發(fā)展提供了更多可能。盡管非晶電機(jī)當(dāng)前在成本、材料供應(yīng)、設(shè)計(jì)等方面仍面臨挑戰(zhàn)，但隨著政策的支持、技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)鏈的完善，非晶電機(jī)有望在新能源汽車(chē)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)新能源汽車(chē)行業(yè)向更高效、更節(jié)能的方向發(fā)展。

　　此外，在人形機(jī)器人領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)處的電機(jī)需滿(mǎn)足毫秒級(jí)響應(yīng)精度，服務(wù)機(jī)器人的電機(jī)則要在噪聲控制、散熱性能等方面實(shí)現(xiàn)突破，非晶材料特性正契合這些要求，也展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/div>

　　技術(shù)側(cè)——

　　突破與瓶頸并存

　　與會(huì)代表介紹，非晶電機(jī)面臨兩大關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，一是非晶電機(jī)大功率化難，輸出功率及扭矩小；二是加工難度大，成為限制非晶電機(jī)應(yīng)用的一大難題。

　　具體來(lái)看，一方面，非晶電機(jī)大功率化面臨材料與工藝的雙重制約：非晶合金薄帶厚度不均導(dǎo)致出現(xiàn)疊片系數(shù)等系列問(wèn)題，在高頻運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)鐵損暴增，需強(qiáng)化散熱系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中磁熱協(xié)同控制矛盾突出，多級(jí)磁路需在0.1毫米級(jí)疊片精度與200攝氏度耐溫間平衡。而扭矩衰減則源于高頻阻抗激增及材料延展性不足引發(fā)的機(jī)械損耗。同時(shí)還需關(guān)注系統(tǒng)級(jí)挑戰(zhàn)，即熱管理極限（功率密度超100千瓦/千克時(shí)，溫升速率達(dá)8攝氏度/秒）與制造缺陷（卷繞工藝成品率僅65%，致扭矩波動(dòng)±7%）。

　　另一方面，非晶合金帶材因其原子無(wú)序結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)獨(dú)特物理特性：薄、脆、硬，且對(duì)機(jī)械應(yīng)力敏感。這種“薄如蟬翼、硬如玻璃”的特性導(dǎo)致傳統(tǒng)機(jī)械切割時(shí)易引發(fā)邊緣微裂紋（裂紋深度超5微米即破壞磁疇完整性），而疊壓工藝中施加的5兆帕～10兆帕壓力會(huì)觸發(fā)應(yīng)力晶化反應(yīng)（局部晶化率超3%即顯著增加鐵損）。這倒逼行業(yè)研發(fā)激光微納切割、真空懸浮疊裝等革新工藝，以突破材料特性與制造工藝的“共生困局”。

　　此外，與會(huì)代表還指出，非晶電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程與材料—鐵芯工藝—電機(jī)整體工藝—電機(jī)設(shè)計(jì)新技術(shù)新方法—驅(qū)動(dòng)控制緊密相關(guān)，需要有所分工、有所側(cè)重，更需要政產(chǎn)學(xué)研用密切協(xié)同。目前國(guó)內(nèi)已有企業(yè)在打通產(chǎn)業(yè)鏈工藝上取得不錯(cuò)進(jìn)展，但仍有很大發(fā)展空間。與會(huì)代表建議，我國(guó)非晶電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈完備、基礎(chǔ)條件好、業(yè)內(nèi)外關(guān)注度高，要尊重產(chǎn)業(yè)發(fā)展客觀(guān)規(guī)律，注重基礎(chǔ)問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)研究，潛心積淀、厚積薄發(fā)，同時(shí)注重標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，協(xié)同推進(jìn)非晶電機(jī)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

　　值得思考的是，這種“需求熱”與“技術(shù)冷”的碰撞，恰似新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展中的典型矛盾：終端應(yīng)用場(chǎng)景的爆發(fā)式增長(zhǎng)倒逼核心技術(shù)加速突破，而底層技術(shù)成熟度又制約著市場(chǎng)拓展速度。我們期待，非晶電機(jī)筑基突圍，借力新興領(lǐng)域快速發(fā)展，迎來(lái)更加美好的明天。

　　《中國(guó)冶金報(bào)》（2025年04月30日 03版三版）

來(lái)源：中國(guó)冶金報(bào)-中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯：宋玉錚

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