Magnetni materiali so magnetno urejeni materiali, ki imajo feromagnetne ali ferimagnetne lastnosti in imajo praktično uporabno vrednost. Bistvena razlika med njimi in drugimi materiali je, da so občutljivi na zunanja magnetna polja. Širše opredeljeni magnetni materiali vključujejo tudi antiferomagnetne materiale in druge šibko magnetne materiale, ki imajo praktično ali možno uporabno vrednost.

V zadnjih letih se je splošno povpraševanje po industriji magnetnih materialov vztrajno povečevalo in hiter razvoj področij uporabe na nižji stopnji, kot so optični pomnilnik, vetrna energija, nova energetska vozila, roboti, industrijska avtomatizacija in brezžično polnjenje, je prinesel razvojne priložnosti za industrija magnetnih materialov.

Ⅰ. Meritve za merjenje učinkovitosti magnetnih materialov

Magnetne lastnosti magnetnih materialov se merijo na naslednji način:

Stabilnost: Glavna parametra sta preostala magnetizacija in produkt največje magnetne energije. Višja kot je vrednost, močnejše je magnetno polje in bolje lahko magnet ohrani svoje magnetne lastnosti.

Odpornost proti razmagnetenju: Glavni parameter je intrinzična prisilna sila. Višja kot je vrednost, močnejša je odpornost proti razmagnetenju in višja je vrednost učinkovitosti.

Temperaturna odpornost:Glavni parametri so intrinzična koercitivnost, najvišja delovna temperatura in Curiejeva temperatura. Višja kot je vrednost, boljša je temperaturna odpornost in stabilnejša je učinkovitost magnetnega materiala.

Ⅱ. Klasifikacija magnetnih materialov in njihova uporaba v vozilih z novo energijo

Magnetni materiali so razdeljeni glede na funkcijo in jih lahko razdelimo v tri kategorije: trajni magnetni materiali, mehki magnetni materiali in funkcionalni magnetni materiali. Trenutno so najpogostejše aplikacije v novih energetskih vozilih neodim železo-bor trajni magneti in feritni trajni magneti med trajnimi magnetnimi materiali ter silicijevo jeklo, kovinska mehka magnetna jedra v prahu, feritni mehki magneti med mehkimi magnetnimi materiali.

• Material trajnega magneta-NdFeB

Trajni magnetni material neodim železo-bor (Nd-Fe-B) z Nd2Fe14B kot glavno komponento ima značilnosti visoke remanence in visoke prisilne sile. Vsako novo energetsko vozilo potrebuje približno 2,5 kg materialov s trajnimi magneti NdFeB, ki se večinoma uporabljajo za pogonske motorje, ABS, EPS in druge komponente. Material ima odlično zmogljivost in lahko močno izboljša energetsko učinkovitost motorja in zmanjša izgubo energije. Poleg tega so avtomobilski zvočniki in različni senzorji tudi scenariji, kjer se materiali s trajnimi magneti železo-železo-bor uporabljajo v novih energetskih vozilih.

• Material trajnega magneta - ferit

Feritni trajni magnetni materiali so izdelani iz SrO ali BaO in Fe2O3 kot surovine s pomočjo keramične tehnologije. V primerjavi z redkimi zemeljskimi trajnimi magnetnimi materiali, čeprav feritni trajni magnetni materiali nimajo prednosti pri delovanju, se še vedno uporabljajo na številnih področjih zaradi obilice surovin, nizke cene, preprostega postopka priprave, odlične odpornosti proti oksidaciji in velike preostale magnetizacije . je material izbire. V novih energetskih vozilih se uporablja predvsem v pogonskih motorjih, pretvornikih, polnilnih pilotih in drugih komponentah.

• Mehki magnetni material-silicijevo jeklo

Silikonsko jeklo je zlitina železa in silicija, ki nastane z dodajanjem majhne količine silicija (na splošno manj kot 4,5 %) čistemu železu. Ima odlične elektromagnetne lastnosti, kot so visoka magnetna prepustnost, nizka histerezna izguba in majhna izguba železa. V novih energetskih vozilih je silikonsko jeklo eden od pomembnih materialov motorja, ki lahko učinkovito zmanjša izgubo železa in histerezno izgubo motorja ter izboljša učinkovitost in zmogljivost motorja. Poleg motorjev se lahko silikonsko jeklo uporablja tudi v polnilnih pilotih, sistemih za upravljanje baterij, strukturnih delih karoserije itd. novih energetskih vozil.

• Mehki magnetni materiali - kovinsko jedro iz mehkega magnetnega prahu

Jedro iz kovinskega mehkega magnetnega prahu je mehak magnetni material, stisnjen z magnetnim prahom, prevlečenim z izolacijskim medijem. Združuje prednosti kovinskih mehkomagnetnih materialov in mehkomagnetnega ferita. Ker je njegov prah sestavljen iz feromagnetnih delcev, je intenzivnost nasičene magnetne indukcije visoka. Hkrati je zaradi prisotnosti izolacijskega sloja tudi njegova upornost visoka. Uporablja se predvsem na treh področjih uporabe: polnilni piloti, polnilniki AC/DC, nameščeni v vozilu, in pretvorniki DC/DC, nameščeni v vozilu, v sektorju novih energetskih vozil. Zlasti pod trendom 800 V visokonapetostne platforme bo kovinsko mehko magnetno jedro v prahu bolj koristilo, uporaba koles pa naj bi se povečala s trenutnih približno 0,7 kg na 2,7 kg.

• Mehki magnetni material - ferit

Mehki ferit je ferimagnetni oksid, sestavljen predvsem iz Fe2O3, ki se proizvaja z metodami prašne metalurgije. Obstaja več vrst, kot so Mn-Zn, Cu-Zn, Ni-Zn itd., med katerimi ima največjo proizvodnjo in uporabo ferit Mn-Zn. Kot elektronski funkcionalni material z odličnimi visokofrekvenčnimi električnimi lastnostmi, sorazmerno nizkimi stroški in enostavno predelavo v izdelke različnih oblik in velikosti se mehki ferit široko uporablja v opremi OBC za nova energetska vozila, opremi za polnjenje električnih vozil, pretvorbi električne energije HEV, DC-DC pretvorniki, sistemi za upravljanje baterij, razdelilne enote itd.

Ⅲ. Možnosti uporabe magnetnih materialov v novih energetskih vozilih

Industrializacija magnetnih materialov na Kitajskem se je začela oblikovati v sredini do poznih osemdesetih let prejšnjega stoletja. Predvsem zaradi priljubljenosti elektronskih izdelkov, kot so magnetofoni in televizorji, se je povpraševanje po magnetnih materialih, ki se uporabljajo v avdio zvočnikih, hitro povečalo.

Danes je cvetoči razvoj novih energetskih vozil prinesel velik razvojni prostor magnetnim materialom. Po podatkih kitajskega združenja proizvajalcev avtomobilov bo proizvodnja in prodaja novih energetskih vozil v moji državi v prvem četrtletju 2023 dosegla 1,65 milijona oziroma 1,586 milijona, kar je medletno povečanje za 27,7 % oziroma 26,2 %, s tržnim deležem 26,1 %. Razvoj industrije novih energetskih vozil v moji državi je vstopil v novo fazo hitrega razvoja obsega. Ne glede na prihodnji delež ali stopnjo rasti ključnih magnetnih materialov, je razvoj področja novih energetskih vozil zelo pomemben in ima daljnosežen vpliv.

Kot osnovni material jedra ključnih elektronskih komponent se magnetni materiali široko uporabljajo v vseh vidikih pogonskih motorjev za vozila z novo energijo, polnilnih pilotov, sistemov za upravljanje baterij, polnilnikov AC/DC, pretvornikov DC/DC in drugih komponent. Spodbujeno s povpraševanjem se število domačih podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo in proizvodnjo magnetnih materialov, še naprej povečuje in zdaj je oblikovana celotna paleta sistemov izdelkov za magnetne materiale. Kot pododdelek magnetnih materialov za nova energetska vozila je tudi tržna konkurenca ostra. Med njimi so podjetja z večjo konkurenčno prednostjo predvsem Jinli Permanent Magnet, Tiantong Co., Ltd., Zhenghai Magnetic Materials, Yingluohua, Galaxy Magnet, Sinosteel Tianyuan, Hengdian East Magnet, Jiangfen Magnetic Materials, Ningbo Yunsheng, Zhongke San Ring itd.