稀土原材料

（稀土矿山现场）

稀土是磁性材料的原料之一，主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。前者是稀土元素铈、镨、镧、钕等和钴形成的金属间化合物，其磁能积可达碳钢的150倍、铝镍钴永磁材料的3～5倍 ，永磁铁氧体的8～10倍，温度系数低，磁性稳定，矫顽力高达800千安／米。主要用于低速转矩电动机、启动电动机、传感器、磁推轴承等的磁系统。

（含有稀土元素的永磁电机）

钕铁硼永磁材料是第三代稀土永磁材料，其剩磁、矫顽力和最大磁能积比前者高，不易碎，有较好的机械性能，合金密度低，有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超小型化。但其磁性温度系数较高，限制了它的应用。

稀土元素的分类 

稀土一共包括17种元素，这17种元素在应用之中各有各的不同之处，堪称国之大器。

（元素周期表）

我国的稀土资源主要分为两类，轻稀土型资源和离子型中重稀土资源，大体来说呈现“北轻南重”的格局，“北轻”以镧、铈、镨、钕为主，代表为内蒙古，“南重”以铽、镝、钬、铒、钇为主，代表为江西。 

比如镨，用于制造飞机发动机

（稀土镨矿石）

稀土元素的共性是：一、它们的原子结构相似；二、离子半径相近；三、它们在自然界密切共生。

（稀土矿石）

稀土元素的化学性质相近，他们有时与铁、钴、镍等生成共生矿物。在实际用途之中，很少情况下会专门去应用稀土元素的化学性质，大多都是应用其差异较大的物理性质，尤其是光谱学方面的性质。

比如钕，用于电子硬件中的强磁铁

（稀土钕矿石）

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）永磁体。其中SmCo磁体的磁能积在15--30MGOe之间，NdFeB系磁体的磁能积在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的限制。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，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。

稀土(rare earth)有“工业维生素”的美称。现如今已成为极其重要的战略资源。稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15种镧系元素氧化物，以及与镧系元素化学性质相似的钪（Sc） 和钇（Y）共17 种元素的氧化物。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用，随着科技的进步和应用技术的不断突破，稀土氧化物的价值将越来越大。 

磁性材料，通常所说的磁性材料是指强磁性物质，是古老而用途十分广泛的功能材料，而物质的磁性早在3000年以前就被人们所认识和应用，例如中国古代用天然磁铁作为指南针。现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，例如将永磁材料用作马达，应用于变压器中的铁心材料，作为存储器使用的磁光盘，计算机用磁记录软盘等。大比特资讯上说，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。而通常认为，磁性材料是指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去磁的物质叫硬磁性材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁较大。

稀土材料在永磁电机上的应用

钐钴材料：

高温稳定性磁性材料，工作温度高（ 250～350℃ ）退磁风险低。

磁稳定性强，效率保障（磁性下降0.03%/ ℃ ）

铁含量低：14-17% （不易生锈）

它的稳定性极佳，是航天航空和科研首选材料。

钕铁硼材料：

常规温度磁性材料，允许工作温度低 （ 60～200℃ ），退磁风极高

稳定性差，退磁温度低，失效风险高

磁稳定性差，6倍差于于钐钴（磁性下降0.19%/ ℃ ）

铁含量高：63.95-68.65% （易生锈）

不超过退磁温度时磁性下降，但磁性可恢复。磁性下降幅度：钐钴 0.03%/ ℃，钕铁硼0.13%/ ℃

一定温度时急速下降，如钕铁硼150 ℃时20分钟完全退磁，且温度越高下降越快。

稀土永磁电机的冷却方式

风冷冷却：

冷却效果差，冷却效率差（失效风险高，风冷本身效果差）

另外变频时冷却效果受转速影响大（转速越低，冷却越差）

油冷冷却：

更可靠，失效风险低，液态冷却，换热效率高，高效冷却流道，冷却更均匀。

（富达油冷永磁电机散热图）

稀土永磁变频电机的优势

永磁变频电机与普通变频电机相比，有着显著的优势。

同样都使用变频器，但永磁变频电机不需要无功励磁电流，可以显着提高功率因数（可达到1，甚至容性），减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子铜耗，进而可以减小风扇（小容量电机甚至可以去掉风扇）和相应的风摩损耗，效率比同规格普通变频电动机可提高2～8个百分点。而且，永磁变频电机采用的是稀土永磁材料，而普通变频电机则是普通的三相异步电机，永磁变频电动机在25%～120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能效果更为显着，工作效率高，较同功率的普通变频电机平均要高5%-7%，比普通变频电机要节能省电。 

另外，永磁变频电机会根据用户端设备的变化，自动调频改变电机功率，很好地匹配电机输出功率，无论是在轻载或过载的情况下其工作效率依然保持在高水平。 

目前生产的永磁变频电机已应用在油田、纺织化纤工业、陶瓷玻璃工业和运行时间长的风机水泵、空压机等领域。