I materiali magnetici sono materiali ordinati magneticamente che hanno proprietà ferromagnetiche o ferrimagnetiche e hanno valore applicativo pratico. Una differenza fondamentale tra loro e altri materiali è che sono sensibili ai campi magnetici esterni. I materiali magnetici definiti in modo ampio includono anche materiali antiferromagnetici e altri materiali debolmente magnetici che hanno un valore applicativo pratico o possibile.

Negli ultimi anni, la domanda complessiva per l’industria dei materiali magnetici è aumentata costantemente e il rapido sviluppo di campi di applicazione downstream come l’archiviazione ottica, l’energia eolica, i veicoli a nuova energia, i robot, l’automazione industriale e la ricarica wireless ha offerto opportunità di sviluppo al settore dei materiali magnetici. industria dei materiali magnetici.

Ⅰ. Metriche per misurare le prestazioni dei materiali magnetici

Le proprietà magnetiche dei materiali magnetici vengono misurate come segue:

Stabilità: I parametri principali sono la magnetizzazione residua e il massimo prodotto di energia magnetica. Più alto è il valore, più forte è il campo magnetico e meglio il magnete può mantenere le sue proprietà magnetiche.

Resistenza alla smagnetizzazione: Il parametro principale è la forza coercitiva intrinseca. Più alto è il valore, più forte è la resistenza alla smagnetizzazione e maggiore è il valore dell'efficienza.

Resistenza alla temperatura:I parametri principali sono la coercività intrinseca, la temperatura operativa massima e la temperatura di Curie. Maggiore è il valore, migliore è la resistenza alla temperatura e più stabili le prestazioni del materiale magnetico.

Ⅱ. Classificazione dei materiali magnetici e loro applicazione nei veicoli a nuova energia

I materiali magnetici sono divisi per funzione e possono essere suddivisi in tre categorie: materiali magnetici permanenti, materiali magnetici dolci e materiali magnetici funzionali. Attualmente, le applicazioni più comuni nei veicoli a nuova energia sono i magneti permanenti al neodimio ferro boro e i magneti permanenti in ferrite tra i materiali magnetici permanenti e l'acciaio al silicio, i nuclei in polvere magnetica morbida metallica, i magneti morbidi in ferrite tra i materiali magnetici morbidi.

• Materiale del magnete permanente: NdFeB

Il materiale del magnete permanente al neodimio ferro boro (Nd-Fe-B) con Nd2Fe14B come componente principale ha le caratteristiche di elevata rimanenza e elevata forza coercitiva. Ogni nuovo veicolo energetico richiede circa 2,5 kg di materiali a magneti permanenti NdFeB, utilizzati principalmente per motori di azionamento, ABS, EPS e altri componenti. Il materiale ha prestazioni eccellenti e può migliorare notevolmente l'efficienza energetica del motore e ridurre la perdita di energia. Inoltre, gli altoparlanti delle auto e vari sensori sono anche scenari in cui i materiali a magneti permanenti di ferro-ferro-boro vengono utilizzati nei veicoli a nuova energia.

• Materiale del magnete permanente: ferrite

I materiali a magnete permanente in ferrite sono costituiti da SrO o BaO e Fe2O3 come materie prime attraverso la tecnologia ceramica. Rispetto ai materiali a magneti permanenti delle terre rare, sebbene i materiali a magneti permanenti in ferrite non abbiano un vantaggio in termini di prestazioni, sono ancora utilizzati in molti campi grazie all'abbondanza di materie prime, al prezzo basso, al semplice processo di preparazione, all'eccellente resistenza all'ossidazione e all'ampia magnetizzazione residua . è il materiale preferito. Nei veicoli a nuova energia viene utilizzato principalmente nei motori di azionamento, nei convertitori, nelle pile di ricarica e in altri componenti.

• Materiale magnetico morbido: acciaio al silicio

L'acciaio al silicio è una lega ferro-silicio formata aggiungendo una piccola quantità di silicio (generalmente inferiore al 4,5%) al ferro puro. Ha eccellenti proprietà elettromagnetiche come elevata permeabilità magnetica, bassa perdita di isteresi e bassa perdita di ferro. Nei veicoli a nuova energia, l'acciaio al silicio è uno dei materiali importanti del motore, che può ridurre efficacemente la perdita di ferro e la perdita di isteresi del motore e migliorare l'efficienza e le prestazioni del motore. Oltre ai motori, l'acciaio al silicio può essere utilizzato anche nelle pile di ricarica, nei sistemi di gestione delle batterie, nelle parti strutturali della carrozzeria, ecc. dei veicoli a nuova energia.

• Materiali magnetici morbidi: nucleo in polvere magnetica morbida in metallo

Il nucleo in polvere magnetica morbida in metallo è un materiale magnetico morbido pressato da polvere magnetica rivestita con un mezzo isolante. Combina i vantaggi dei materiali magnetici morbidi metallici e della ferrite magnetica morbida. Poiché la sua polvere è costituita da particelle ferromagnetiche, l'intensità dell'induzione magnetica di saturazione è elevata. Allo stesso tempo, a causa della presenza dello strato isolante, anche la sua resistività è elevata. Viene utilizzato principalmente in tre aree di applicazione: pile di ricarica, caricabatterie CA/CC montati su veicoli e convertitori CC/CC montati su veicoli nel settore dei veicoli a nuova energia. Soprattutto con la tendenza della piattaforma ad alta tensione da 800 V, il nucleo in polvere magnetica morbida in metallo trarrà maggiori benefici e si prevede che l'utilizzo delle biciclette aumenterà dagli attuali circa 0,7 kg a 2,7 kg.

• Materiale magnetico morbido: ferrite

La ferrite morbida è un ossido ferrimagnetico composto principalmente da Fe2O3, prodotto utilizzando metodi di metallurgia delle polveri. Esistono diversi tipi come Mn-Zn, Cu-Zn, Ni-Zn, ecc., Tra i quali la ferrite Mn-Zn ha la maggiore produzione e utilizzo. Essendo un materiale funzionale elettronico con eccellenti proprietà elettriche ad alta frequenza, un costo relativamente basso e una facile trasformazione in prodotti di diverse forme e dimensioni, la ferrite morbida è ampiamente utilizzata nelle apparecchiature OBC dei veicoli di nuova energia, nelle apparecchiature di ricarica dei veicoli elettrici, nella conversione di potenza del sistema di alimentazione HEV, Convertitori DC-DC, sistemi di gestione delle batterie, unità di distribuzione dell'energia, ecc.

Ⅲ. Prospettive applicative dei materiali magnetici nei veicoli a nuova energia

L’industrializzazione dei materiali magnetici in Cina iniziò a prendere forma tra la metà e la fine degli anni ’80. Principalmente a causa della popolarità di prodotti elettronici come registratori e televisori, la domanda di materiali magnetici utilizzati negli altoparlanti è aumentata rapidamente.

Oggi, il boom dello sviluppo di veicoli a nuova energia ha concesso un enorme spazio di sviluppo ai materiali magnetici. Secondo i dati dell'Associazione cinese dei produttori di automobili, la produzione e le vendite di nuovi veicoli energetici del mio Paese nel primo trimestre del 2023 raggiungeranno rispettivamente 1,65 milioni e 1,586 milioni, con un aumento su base annua rispettivamente del 27,7% e del 26,2%, con una quota di mercato del 26,1%. Lo sviluppo dell'industria dei veicoli a nuova energia nel mio paese è entrato in una nuova fase di rapido sviluppo su scala. Indipendentemente dalla futura quota a valle o dal tasso di crescita dei principali materiali magnetici, lo sviluppo del campo dei nuovi veicoli energetici è di grande importanza e ha un’influenza di vasta portata.

Essendo il materiale di base dei componenti elettronici chiave, i materiali magnetici sono ampiamente utilizzati in tutti gli aspetti dei motori di guida dei veicoli a nuova energia, delle pile di ricarica, dei sistemi di gestione delle batterie, dei caricabatterie AC/DC, dei convertitori DC/DC e di altri componenti. Stimolato dalla domanda, il numero di imprese nazionali impegnate nella produzione e lavorazione di materiali magnetici continua ad aumentare e ora è stata formata una gamma completa di sistemi di prodotti in materiali magnetici. Come suddivisione dei materiali magnetici per veicoli di nuova energia, anche la concorrenza sul mercato è feroce. Tra questi, le aziende con maggiori vantaggi competitivi includono principalmente 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 ecc.