소결된 NdFeB 자석이 신에너지 차량 모터의 핵심인 이유는 무엇입니까?

세계적인 자동차 전기화 물결 속에서 신에너지 차량(NEV) 모터의 성능은 운전 경험, 주행 거리, 에너지 효율성을 직접적으로 결정합니다. 이러한 "전력 코어"의 효율적인 작동 뒤에는 "영구 자석의 왕"으로 알려진 중요한 재료인 소결 NdFeB 자석이 있습니다. 고유한 특성으로 인해 NEV 모터 응용 분야에서 대체할 수 없으며 녹색 운송 혁명의 보이지 않는 중추가 됩니다.

고효율 모터에 대체 불가능한 NdFeB 소결 자석을 만드는 자기 특성은 무엇입니까?

소결 NdFeB 자석의 핵심 장점은 고성능 NEV 모터의 기초를 형성하는 탁월한 자기 특성에서 비롯됩니다. 주로 네오디뮴(25%-35%), 철(65%-75%) 및 붕소(약 1%)로 구성되어 있는 독특한 정방형 결정 구조로 인해 기존 소재를 훨씬 능가하는 자성 기능을 갖췄습니다.

세 가지 주요 지표는 높은 잔류자기력(Br), 높은 보자력(Hcj) 및 높은 최대 에너지 곱((BH) max)의 우수성을 정의합니다. 이들의 잔류성은 페라이트 자석(약 0.4T)을 훨씬 초과하는 1.3-1.4 테슬라(T)에 도달할 수 있으며, 이는 모터 작동에 사용할 수 있는 자기장 강도를 직접적으로 결정합니다. 자기 저장 용량의 포괄적인 척도인 최대 에너지 제품은 고급 제품에서 획기적인 50 MGOe(메가가우스-에르스텟)를 가지며, 이는 페라이트 자석의 10배 이상이며 사마륨-코발트 대안보다 훨씬 높습니다. 이는 모터가 볼륨을 높이지 않고도 더 큰 전력을 출력할 수 있음을 의미합니다.

한편, 초고보자력 등급의 경우 보자력이 1990kA/m를 초과할 수 있으며, 희토류를 다량 도핑(디스프로슘, 테르븀)하면 보자력이 2600kA/m 이상인 등급이 가능해 최대 200°C 이상의 온도에서도 견딜 수 있습니다. 이는 NEV 모터 내부의 고온 환경에 완벽하게 적응하고 감자 실패를 방지합니다. 이러한 특성은 실질적인 성능으로 직접적으로 해석됩니다. 소결 NdFeB를 사용하는 PMSM(영구자석 동기 모터)은 95%를 초과하는 효율을 자랑하며, 1% 증가할 때마다 NEV 범위가 약 2~3% 확장되어 사용자의 "범위 불안"을 효과적으로 완화합니다.

소결된 NdFeB 자석은 어떻게 작고 가벼운 NEV 모터 설계를 가능하게 합니까?

공간 및 무게 제약은 NEV 제조의 핵심 과제이며 소결 NdFeB 자석은 뛰어난 무게 대비 강도 비율로 최적의 솔루션을 제공합니다. 높은 자기 밀도 덕분에 엔지니어는 더 작고 가벼운 모터를 설계할 수 있습니다. 이는 배터리 설치 공간을 극대화하고 실내의 편안함을 높이는 데 중요합니다.

소결된 NdFeB의 높은 최대 에너지 곱은 소형화의 핵심입니다. 동일한 전력 출력 요구 사항에서 자석의 부피는 다른 재료에 비해 크게 줄어들 수 있습니다. 이를 통해 NEV 구동 모터는 기존 자석 재료가 도달하기 어려운 수준인 킬로그램당 5kW 이상의 전력 밀도를 달성할 수 있습니다. 실제로 이는 소결 NdFeB를 사용한 모터가 유사한 출력의 기존 모터에 비해 부피는 30%, 무게는 20% 줄일 수 있음을 의미합니다. 일반적인 순수 전기 자동차는 구동 모터에만 약 2~5kg의 소결 NdFeB 자석을 소비합니다. 이러한 소형 구성 요소는 부드러운 가속에 필요한 강력한 토크를 제공하는 동시에 다른 중요한 구성 요소를 위한 귀중한 공간을 확보합니다.

소결 NdFeB 자석이 가혹한 모터 환경을 견딜 수 있도록 돕는 기술은 무엇입니까?

NEV 모터는 연속 작동으로 인한 고온, 주행 중 진동, 습기나 냉각수에 노출 등 극한의 조건에서 작동합니다. 소결 NdFeB 자석의 강력한 환경 적응성은 목표 기술로 강화되어 장기적으로 안정적인 모터 성능을 보장합니다.

내열성은 입자 경계 확산과 같은 고급 공정을 통해 달성됩니다. 이 기술은 자석 입자 경계에 미량의 희토류 원소를 증착하여 보자력을 크게 향상시키는 동시에 활용도를 85%로 향상시켜 무거운 희토류 사용량을 줄여 성능과 비용의 균형을 유지합니다. 최첨단 개발로 인해 최대 작동 온도가 280°C 이상으로 높아져 기존의 한계를 깨뜨렸습니다. 부식을 방지하려면 니켈, 아연, 알루미늄 도금과 같은 소결 후 표면 처리와 에폭시 코팅이 필수적입니다. 무전해 도금과 결합된 마그네트론 스퍼터링과 같은 고급 공정은 환경에 미치는 영향을 줄이면서 내식성을 120% 이상 향상시킬 수 있습니다. 또한 산소 함량을 800ppm 미만으로 유지하는 등 엄격한 생산 관리를 통해 가혹한 조건에서도 소재의 안정성이 더욱 향상됩니다.

NEV 붐은 소결 NdFeB 자석 혁신과 어떻게 상호 작용합니까?

NEV의 증가로 소결 NdFeB 자석에 대한 수요가 폭발적으로 증가했으며, 자석의 기술 발전으로 자동차 전기화가 가속화되었습니다. 이는 두 산업을 형성하는 공생 관계입니다. NEV 채택이 증가함에 따라 고성능 자석에 대한 수요가 계속해서 급증하고 있으며, 중국의 NEV 부문만으로도 소결 NdFeB 소비량이 2030년까지 68,000톤으로 증가하여 2024년 수준의 두 배로 늘어날 것으로 예상됩니다.

이러한 요구는 지속적인 혁신을 촉진했습니다. 연구자들은 보자력과 최대 에너지 제품을 동시에 개선하여 이 두 가지 핵심 지표 사이의 전통적인 상충 관계를 극복하는 다성분 합금 확산 기술을 개발하고 있습니다. 새로운 합금 제제 및 확산 기술 등을 통해 과도한 희토류 의존도를 줄이려는 노력은 비용 및 공급망 문제를 모두 해결합니다. 구동 모터 외에도 이러한 자석은 EPS(전자식 파워 스티어링) 및 에어컨 압축기와 같은 NEV 보조 시스템에 널리 사용되어 포괄적인 자재 지원 시스템을 형성합니다.

재료과학 전문가들은 다음과 같이 지적합니다. 소결된 NdFeB 자석 NEV 모터의 세 가지 핵심 모순인 효율성, 크기 및 신뢰성을 해결합니다. 이러한 획기적인 발전이 없었다면 현재의 전기화 속도는 상당히 느려졌을 것입니다. 소비자의 경우, 모든 부드러운 가속과 추가 마일 주행은 보닛 아래에서 조용히 작동하는 이 "자기 코어"에 빚을 지고 있습니다.