為了少用或者不用稀土，日本是下了很大功夫的。

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【共同社9月29日電】日本“新能源產業技術綜合開發機構”（NEDO）和北海道大學的研究小組29日宣布，成功研發出了無需稀土原料的混合動力車馬達。

混動車及電動車的馬達通常使用特殊磁鐵，稀土是這種磁鐵所必需的原料。據悉，研究小組通過改變馬達構造，在使用無稀土的普通“鐵氧體磁鐵”的情況下成功提高了功率。

中國的稀土產量占全球九成以上。對日本而言，確保稀土的穩定供應越來越難。含有稀土的磁鐵磁力較強，可用於製造高功率馬達。“鐵氧體磁鐵”雖價格低廉，但磁力較弱是一大瓶頸。新技術的誕生將有助於降低混動車馬達的成本。

日立製作所已決定開發稀土磁鐵回收技術。該公司將首先開發稀土磁鐵的分離及回收裝置，對廢磁鐵的回收技術進行研究，然後估算回收的總成本，爭取在2013年之前啟動回收業務。此次開發是日本經濟產業省“平成21年度新資源循環推進事業費輔助金（城市資源循環推進事業——高性能磁鐵馬達稀土回收技術開發）”的組成部分。 

稀土磁鐵以釹為主要材料，在需要保持耐熱性能時會加入鏑。由於磁力強、耐熱性優良，除個人電腦硬盤、IT設備、FA（工廠自動化）用高性能馬達外，還是風力發電機、節能型空調和洗衣機、混合動力汽車驅動馬達等低碳社會推動產品的必需材料，其需求正在不斷高漲。 

中國的稀土產量約占全球的97％，而且是鏑的唯一產地，鑑於開發替代材料需要較長時間，為了保證稀土穩定供應，利用廢棄產品進行回收是有效手段。但從產品中安全分離稀土磁鐵不僅耗費勞力，如果使用傳統的回收技術，還需要進行廢水處理，去除回收過程使用的酸和鹼，而且會產生廢棄物（鐵氧化物），在成本和環保方面存在課題。 

基於以上原因，日立決定開發稀土磁鐵回收技術。具體步驟如下：首先開發從硬盤和空調的馬達中分離並回收稀土磁鐵的裝置；然後針對硬盤開發效率為現行手工拆解5倍以上的裝置；最後針對馬達開發安全回收磁鐵的裝置和去除強磁力的裝置。對於回收的磁鐵，該公司將與日立金屬合作，對其能否再度製成稀土磁鐵進行驗證，同時與日立的研究所合作，開發低成本、小環境負荷的新型回收技術。除此之外，該公司還將與日本國內的大學及研究機構攜手，就回收技術及其方案進行研究。根據研究結果，估算包括產品回收、磁鐵分離、材料回收在內的稀土磁鐵回收總成本。今後，該公司將在約1～2年的開發研究基礎上開展驗證試驗，爭取在2013年之前全面實施回收。（記者：浜田 基彥） 


不用永久磁鐵的驅動馬達

目前，電動汽車以及混合動力車的驅動馬達必不可少地要採用高成本的稀土材料。東京理科大學着眼於SR馬達，開發出了用於混合動力車的驅動馬達。實現了與豐田上一代“普銳斯”馬達同等尺寸、輸出功率、扭矩及效率。另外還通過充分利用分析軟件，改進了磁芯材料以及馬達構造 
　　
東京理科大學試製出了用於混合動力車用的驅動馬達（圖1）。其特點是採用了完全不使用磁鐵的SR（開關磁阻）馬達構造。這表明，即使不採用釹類磁鐵等成本較高的稀土類材料，也能製造出驅動馬達。 

由於稀土類材料不僅受到產國以及產量的限制，而且容易成為投機的對象，因此，市場價格隨着時間的不同，有時會出現2～3倍的變動。如果此次試製的驅動馬達能實用化，那麼，汽車廠商就能比以前更大程度地降低混合動力車的價格，並且能夠面向未來制定穩定的量產計劃。 



名古屋工業大學的馬達：稀土類磁鐵用量減半，通過輔助線圈任意增強或削弱磁場

名古屋工業大學開發出了用於EV（電動汽車）和HEV（混合動力車）的驅動馬達（圖1）。除了旨在形成旋轉磁場的主線圈外，還另外設置了輔助線圈。與市售的HEV驅動馬達相比，雖然將稀土類磁鐵的用量減半，但卻實現了同等程度的輸出密度。 

此次開發出來的馬達原則上是在轉子中使用永久磁鐵的同步馬達。轉子為2張在圓周上排列放射狀突起的圓板（圖2）錯開相位疊加而成。轉子之間夾有圓板狀的永久磁鐵。因此，如果組合使用兩張圓板的話，磁極在圓周上以NSNS的方式排列。 

名古屋工業大學在馬達定子側的兩個端面，設置了除旨在形成旋轉磁場的線圈以外的輔助線圈（圖3）。由於轉子層疊了兩張圓板，因此轉子的一個端面的任何地方都是N，另一個端面的任何地方都是S。為此，如果在其旁邊設置輔助線圈、其中流過直流電流的話，便可以從表面上加強或削弱永久磁鐵的磁力。 

要想形成該構造，需要使用沿着轉子端面流動的磁通量。為此，可以採用SMC（SoftMagnetic Composites=軟磁性複合材料）磁芯，使用轉子面內磁通量以外的磁通量。SMC磁芯對粒徑為100μm的微細鐵粉進行了壓縮成形。除了任何一個方位都可以輕鬆產生磁通量外，還有渦電流較小的特點。 

EV/HEV的驅動馬達此前存在的問題是一旦旋轉次數變高，就會對繞線產生反電動勢，並難以維持轉矩。為了減小反電動勢的影響，需要進行名為弱磁的操作。具體做法是包括向磁場繞線提供不同於旨在獲得逆變器旋轉力的其他成分電流、減少繞線圈數以及採用升壓轉換器等選項。 

在向追加的輔助線圈中導入電流並實現弱磁，是除此以外的第四個選項。反之，實現“強磁”可以減少永久磁鐵的用量。 

名古屋工業大學的開發目標是日本大型汽車廠商在2005年上市的SUV（Sport Utility Vehicle，多功能運動車）型HEV中實際配備的驅動馬達。 

名古屋工業大學已經試製出小型馬達並測量了轉矩密度和輸出密度，並確認到了具有與市售車同等的性能。旋轉次數較低時，可以通過使用強磁來提高轉矩。該大學採用約為現有HEV驅動馬達一半用量的517g稀土類磁鐵，實現了與市售車同等的4.9N·m/kg轉矩密度和3.4kW/kg輸出密度。（記者：小川 計介） 


大同特殊鋼等開發出減少稀土類元素用量同時保持耐熱性的釹類環形磁鐵

日本大同特殊鋼與大同電子（總部：岐阜縣中津川市）開發出減少了在高溫下抑制磁力降低的稀土類金屬鏑（Dy）用量的釹鐵硼類各向異性的環形磁鐵“ND-43SHR”（圖）。在保持耐熱性的同時，將最大磁能積提高到了43MOe（Oe：奧斯特），比原來的35MOe（140℃耐熱產品）高23％。還同時開發出了最大磁能積為39MOe、比原來高11％的“ND-39SHR”。 

此次採用熱塑性加工法，提高了nm級結晶粒的配向性。通過這種方法，使其與燒結磁鐵相比，只需約一半的鏑用量即可保持耐熱性，而磁力則提高到了“全球最高水平”（大同特殊鋼）。 

預計該產品在電動助力方向盤等的車載馬達、產業設備用馬達，以及辦公機械與家電產品用馬達等方面存在需求。大同電子計劃從2010年秋季開始樣品供貨，2011年度開始量產。（記者：近岡 裕）