【摆脱依赖稀有金属】（一）：开发少用或不用镝的磁铁
在混合动力车及电动汽车等的核心部件——驱动马达，以及空调压缩机和工业设备的伺服马达中，按3～10％的重量比例添加镝（Dy）的钕铁硼（Nd-Fe-B）类烧结磁铁被广泛使用。
但镝基本都开采自中国，中国的政策对供应量及价格有着很大的影响。2011年夏季，以前一直为150美元/kg左右的镝的价格就曾经涨到3500美元/kg以上。为了减轻这一风险，日本的企业、公共研究机构及大学以实现少用或不用镝为目标，展开了积极开发。本站将以连载的形式来介绍一下相关开发内容。
作为小型轻量的高性能马达，永久磁铁型同步马达（PM马达）被广泛应用。比如混合动力车（HEV）及电动汽车（EV）的行驶马达、电动助力方向盘的驱动马达、节能型空调压缩机的马达、斜置滚桶洗衣机的滚桶驱动马达、用于机床定位及机器人的工业马达，等等（图1）。
![]()
图1：市售Nd-Fe-B类烧结磁铁的最大能量积与顽磁力的关系
该图由《日经制造》根据日本物质及材料研究机构磁性材料中心负责人宝野和博的资料制成。
不过，要想实现面向这些用途的高性能，目前，高性能磁铁即钕铁硼（Nd-Fe-B）类烧结磁铁必不可少。比如，每辆HEV要使用约1kg、每辆EV要使用约2kg的钕铁硼类烧结磁铁。对于要求高耐热性的用途，除了作为其磁铁原料的钕之外，还需要镝（Dy）及铽（Tb）等稀土。从Dy（或将一部分换成Tb）来看，在HEV/EV用行驶马达中，Nd-Fe-B类烧结磁铁中需要添加的镝（或将其中一部分换成铽）占磁铁总质量的7～10％，而空调压缩机马达中则需要添加4～5％。
尤其是镝和铽，在重稀土元素中也是特别稀少的资源。据日本物质及材料研究机构磁性材料中心负责人宝野和博介绍，“对于镝的地壳丰度有多种说法，但粗略来说，只有钕的10～20％。铽就更少了”，只有钕的2～4％。而且，目前供应商基本只有中国，甚至日本每年能够从中国进口的数量也由中国政府决定。因此，如果PM马达的需求随着HEV/EV及节能家电的增加而不断扩大，就会出现难以确保稳定供货的危险。在钕铁硼类烧结磁铁中，钕、镝、铽所占质量合计占到总体的约30％。而在高耐热产品中，钕约占20％，镝约占10％。从资源丰度来看，今后镝及铽恐怕要比钕更难采购。
因此，这就要求进一步减少镝及铽的使用量。具体措施包括：（1）使钕铁硼类绕结磁铁中的镝及铽的使用量减少或为零；（2）开发可替代钕铁硼类绕结磁铁的其他高性能磁铁；（3）开发不需要或只需少量钕铁硼类绕结磁铁的高性能马达。从下一篇起，笔者具体介绍这些措施。（未完待续，记者：富冈恒宪，Tech-On！）
但镝基本都开采自中国，中国的政策对供应量及价格有着很大的影响。2011年夏季，以前一直为150美元/kg左右的镝的价格就曾经涨到3500美元/kg以上。为了减轻这一风险，日本的企业、公共研究机构及大学以实现少用或不用镝为目标，展开了积极开发。本站将以连载的形式来介绍一下相关开发内容。
作为小型轻量的高性能马达，永久磁铁型同步马达（PM马达）被广泛应用。比如混合动力车（HEV）及电动汽车（EV）的行驶马达、电动助力方向盘的驱动马达、节能型空调压缩机的马达、斜置滚桶洗衣机的滚桶驱动马达、用于机床定位及机器人的工业马达，等等（图1）。
图1：市售Nd-Fe-B类烧结磁铁的最大能量积与顽磁力的关系
该图由《日经制造》根据日本物质及材料研究机构磁性材料中心负责人宝野和博的资料制成。
不过，要想实现面向这些用途的高性能，目前，高性能磁铁即钕铁硼（Nd-Fe-B）类烧结磁铁必不可少。比如，每辆HEV要使用约1kg、每辆EV要使用约2kg的钕铁硼类烧结磁铁。对于要求高耐热性的用途，除了作为其磁铁原料的钕之外，还需要镝（Dy）及铽（Tb）等稀土。从Dy（或将一部分换成Tb）来看，在HEV/EV用行驶马达中，Nd-Fe-B类烧结磁铁中需要添加的镝（或将其中一部分换成铽）占磁铁总质量的7～10％，而空调压缩机马达中则需要添加4～5％。
尤其是镝和铽，在重稀土元素中也是特别稀少的资源。据日本物质及材料研究机构磁性材料中心负责人宝野和博介绍，“对于镝的地壳丰度有多种说法，但粗略来说，只有钕的10～20％。铽就更少了”，只有钕的2～4％。而且，目前供应商基本只有中国，甚至日本每年能够从中国进口的数量也由中国政府决定。因此，如果PM马达的需求随着HEV/EV及节能家电的增加而不断扩大，就会出现难以确保稳定供货的危险。在钕铁硼类烧结磁铁中，钕、镝、铽所占质量合计占到总体的约30％。而在高耐热产品中，钕约占20％，镝约占10％。从资源丰度来看，今后镝及铽恐怕要比钕更难采购。
因此，这就要求进一步减少镝及铽的使用量。具体措施包括：（1）使钕铁硼类绕结磁铁中的镝及铽的使用量减少或为零；（2）开发可替代钕铁硼类绕结磁铁的其他高性能磁铁；（3）开发不需要或只需少量钕铁硼类绕结磁铁的高性能马达。从下一篇起，笔者具体介绍这些措施。（未完待续，记者：富冈恒宪，Tech-On！）
回复数 1
切换时间排序
需登录后查阅, 加载中......
