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TDK專題報道：能夠提高EV驅(qū)動電機效率的磁鐵解決方案
2020-02-25 00:23:34· 來源：TDK中國
電動汽車(EV)作為應(yīng)對全球環(huán)境問題的一項解決方案，已得到了廣泛的推廣。然而，必須清除許多技術(shù)障礙，才能使EV在世界各地全面安全、舒適地運行。其中一個解決方
電動汽車(EV)作為應(yīng)對全球環(huán)境問題的一項解決方案，已得到了廣泛的推廣。然而，必須清除許多技術(shù)障礙，才能使EV在世界各地全面安全、舒適地運行。其中一個解決方案就是提高驅(qū)動電機的性能（縮小尺寸、減輕重量和提高效率）。為實現(xiàn)可滿足更高技術(shù)要求的電機，作為影響電機性能的元件，磁鐵的改進必不可少。
汽車電氣化正在世界各地穩(wěn)步推進。尤其是在歐洲和印度，“EV轉(zhuǎn)換”工作設(shè)定了明確的截止日期，以逐步停止銷售由內(nèi)燃機驅(qū)動的車輛。這一全球性的EV趨勢預(yù)計將在全世界進一步加速。
電機驅(qū)動汽車的市場預(yù)測
來源：富士經(jīng)濟株式會社
2019年版HEV、EV相關(guān)市場全面調(diào)查
EV、FCV和PHEV預(yù)計將穩(wěn)步增長，成為電動汽車和混合動力汽車(xEV)中的主流。
EV、HEV和PHEV之間存在著明顯的區(qū)別。EV基本上只通過電機提供動力，HEV（混合動力汽車）由電機和內(nèi)燃機驅(qū)動，而PHEV（插電式混合動力汽車）是HEV的高級版本，如果電機出現(xiàn)故障，可使用內(nèi)燃機驅(qū)動，以備不時之需。此外，根據(jù)行駛狀況，它們提供電機和內(nèi)燃機兩種使用選擇，從而允許實現(xiàn)最佳節(jié)能駕駛。
另一方面，EV只能依賴電機作為驅(qū)動源。在各類駕駛場景中，包括需要頻繁剎車和發(fā)動的擁堵路況、在陡峭山路和崎嶇道路上越野駕駛、在高速公路上行駛以及載著不同數(shù)量的乘客和行李行駛，EV驅(qū)動電機都需要高效運行并使用較少能源。此外，考慮到這些要求有賴于效率的進一步提升，電機本身的微型化和重量減輕勢在必行。而此處的重要因素就是磁鐵的改進，其是會影響電機性能的元件。
EV驅(qū)動電機結(jié)構(gòu)示例（示意圖）
EV驅(qū)動電機主要使用一種名為無刷電機的電機類型。圖片顯示的就是無刷電機的結(jié)構(gòu)示例。該電機由轉(zhuǎn)子（供應(yīng)電流時旋轉(zhuǎn)）和定子（用于轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子）組成。轉(zhuǎn)子包含釹磁鐵。
EV驅(qū)動電機需要極強的磁能，因此使用了最強大的永磁體——釹磁鐵*1。在這些磁鐵中，TDK的釹磁鐵（NEOREC系列）已達到世界上最高水平的矯頑力之一*2。
與使用傳統(tǒng)釹磁鐵相比，這種強力磁鐵可為電機提供大旋轉(zhuǎn)力，有助于實現(xiàn)進一步微型化、輕量化和高效化。
要想進一步減小EV驅(qū)動電機的尺寸和重量并提高效率，則需要將電機形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)更改為更復(fù)雜、更多樣的設(shè)計。這意味著，所使用的釹磁鐵將需要更強大且采用不同形狀，同時提供磁場指向，以便更高效地生成磁力。
TDK開發(fā)了一種能夠精確制造各種釹磁鐵形狀的技術(shù)，以及一種能夠自由改變磁場方向的控制技術(shù)*3。這些技術(shù)會根據(jù)使用條件/環(huán)境來優(yōu)化磁鐵，因而能夠針對各種不同的電機設(shè)計提供最佳的釹磁鐵解決方案。
平面形磁場和弧形磁場之間的方向差異（示意圖）
內(nèi)嵌式永磁(IPM)轉(zhuǎn)子（磁鐵嵌入到轉(zhuǎn)子的金屬芯內(nèi)部）中平面形磁場和弧形磁場之間的方向差異。平面形磁場的方向是一個方向，而弧形磁場的方向是徑向。
TDK還開發(fā)了一種技術(shù)，能夠最大程度地減少釹磁鐵中所需的重稀土元素*4，如鏑(Dy)和鋱(Tb)等這些不易采購的元素。2012年，公司推出了業(yè)內(nèi)首款不含Dy的釹磁鐵。通過這些努力，TDK希望繼續(xù)滿足電機設(shè)計需求，并通過降低磁鐵采購中的供應(yīng)鏈風險來支持EV的穩(wěn)定生產(chǎn)。
TDK的磁鐵解決方案可滿足EV驅(qū)動電機的新開發(fā)要求，并支持零CO2排放的EV駕駛。
釹磁鐵（NEOREC系列）
各種性能不同的磁性產(chǎn)品陣容。除了驅(qū)動電機，TDK還提供適合各種應(yīng)用的廣泛產(chǎn)品。選擇最合適的設(shè)計有助于大幅減小使用磁鐵的設(shè)備的尺寸與厚度，并提高磁力。
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