稀土永磁無鐵芯電機

稀土永磁無鐵芯電機是一個重大創(chuàng)新，技術上實現(xiàn)了“三大”突破，一是與傳統(tǒng)徑向磁場結構設計相比，采用了軸向磁場結構設計，大幅度提高功率密度和轉矩體積比。二是采用新型繞制工藝、高壓精密壓鑄成型及高分子材料，有效降低繞組銅損。三是不使用硅鋼片作為定、轉子鐵芯材料，消除了磁阻尼及鐵損，降低了驅動功率，減少了鐵損發(fā)熱源。

國家發(fā)改委環(huán)資司司長趙家榮說，稀土永磁無鐵芯電機發(fā)展前景廣闊。據(jù)初步測算，如果新增電機中有三分之一用這種新型產(chǎn)品替代，每年可節(jié)電近500億千瓦時，節(jié)約硅鋼片50萬噸、銅2萬噸，可創(chuàng)造近百億元的產(chǎn)值，經(jīng)濟效益和社會效益十分可觀。因此，國家發(fā)改委將會同有關部門從組織應用示范、財政補貼推廣、創(chuàng)新推廣機制等方面做好推廣工作。

和傳統(tǒng)電機相比，稀土永磁無鐵芯電機具有“四大”性能優(yōu)勢：一是高效節(jié)能。電機功率因數(shù)高，無鐵損、無磁阻尼，效率得到較大的提高。用戶實際應用證明，采用該技術的1.5千瓦和3千瓦柴油電站，與傳統(tǒng)發(fā)電機相比，節(jié)油率達40%。二是輕便節(jié)材。體積小，重量只有傳統(tǒng)電機的幾分之一?？晒?jié)約80%的鋼材，100%的硅鋼片，50%的銅材。三是調速性好。電機轉速與電源頻率保持恒定，可簡化變頻調速控制系統(tǒng)，調速范圍寬，精度高；易制成多極、低速大功率電機，可取消齒輪箱、皮帶輪等傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)直接驅動。四是可靠性強。電機運行溫升低，電機繞組采用高分子材料精密絕緣封裝技術，環(huán)境適應性好，運行可靠。稀土永磁無鐵芯電機與傳統(tǒng)電機相比，節(jié)能節(jié)材、性能優(yōu)異；與目前先進的稀土永磁電機相比，效率更高、重量更輕、穩(wěn)定性更好。 無鐵芯電機的不足之處：1、由于電機沒有鐵芯，導致磁路的磁阻增加，要產(chǎn)生同樣強度的磁場，需要更強的磁鐵，導致成本上升；2、無鐵芯電機高速有優(yōu)勢 電機的損耗包括電磁損耗和機械損耗兩部分，電磁損耗又包括銅損和鐵損。電機的鐵損與轉速的平方成正比，高速時鐵損大。所以，無鐵芯電機高速有優(yōu)勢，中低速沒有優(yōu)勢。國內首創(chuàng)達到國際先進水平具有與一般異步電動機相同的結構便于安裝、起動力矩大、過載能力強、效率高、功率因數(shù)高、運行穩(wěn)定、低噪音、維護簡單、性能優(yōu)良。RWDQTNM電機采用了F級絕緣，防護等級為IP54，溫升達150°仍可正常工作。RWDQTNM電動機與其它電動機比較起動力矩大，轉矩倍數(shù)可達到3.8倍。起動電流降低，對電網(wǎng)沖擊小。RWDQTNM電動機轉子采用特殊材料鍛鑄加工而成，為實芯高強度剛性結構，力學結構合理，永不變形，不會出現(xiàn)掃膛現(xiàn)象；它既是磁路的鐵芯部分又兼作電路的繞組，二者合為一體，效率高性能穩(wěn)定。RWDQTNM電機轉子的腔體容量充分，可嵌入足量的磁場能量，保證電機效率遠高于其他產(chǎn)品。轉子的磁場鑲嵌在腔體內，更換磁場時打開腔體即可更換，維修十分方便。磁場鑲嵌在隔磁材料組成的腔體內與外界不導通，沒有退磁現(xiàn)象，能保證電機長期高效穩(wěn)定運轉。RWDQTNM稀土永磁同步電機的額定功率因數(shù)設計在0.98左右，輕載時還高于此值。經(jīng)過幾年的應用及現(xiàn)場測試，節(jié)電效果遠高于其他電動機，各行業(yè)應用平均節(jié)電率在8%以上，對于象石油系統(tǒng)采油機械負荷頻繁變化的特殊工況，平均節(jié)電率在18%以上。

目前，我國擁有自主知識產(chǎn)權的稀土永磁無鐵芯電機研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平居世界前列。在應對國際金融危機和全球氣候變化的大背景下，無論從當前還是長遠考慮，都應抓住機遇，加大推廣力度，盡快做大做強。

根據(jù)李克強副總理和委領導的批示精神，下一步，我們將會同有關部門從以下幾個方面做好推廣工作。一是加強規(guī)劃指導。二是組織應用示范。三是財政補貼推廣。四是創(chuàng)新推廣機制。五是加強基礎工作。六是做好推廣宣傳。

同時，要充分發(fā)揮市場機制作用，做大做強產(chǎn)業(yè)。生產(chǎn)企業(yè)要不斷增強自主創(chuàng)新能力，包括人才、研發(fā)、檢測能力等，繼續(xù)加大技術研發(fā)力度，完善產(chǎn)品型號系列；加快適用于風機、水泵、壓縮機等量大面廣的工業(yè)通用設備，以及電動汽車、風力發(fā)電機等中大功率電機，適用于智能機器人（300024）、數(shù)控機床等高科技設備的伺服電機的產(chǎn)業(yè)化步伐，盡快形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模；強化生產(chǎn)質量控制，保證產(chǎn)品質量；創(chuàng)新市場營銷模式和提高售后服務水平；重視知識產(chǎn)權保護，為該技術和產(chǎn)品的大面積推廣應用創(chuàng)造良好的條件。2100433B

稀土永磁無鐵芯電機是一種全新產(chǎn)品，市場正處于培育之中，推廣應用還面臨不少困難。一是社會認知度不高。大多數(shù)用戶對該技術不了解，對產(chǎn)品的工作原理、應用效果、可靠性還持懷疑態(tài)度。二是標準規(guī)范滯后。

我國在永磁電機方面的標準十分匱乏，稀土永磁無鐵芯電機方面更是空白，嚴重影響了該類型電機的產(chǎn)品選型、性能評估、質量檢測等，制約了產(chǎn)品的推廣應用。三是產(chǎn)業(yè)化程度還有待提高。目前，小功率的稀土永磁無鐵芯電機已批量生產(chǎn)，在小型風力發(fā)電、柴油發(fā)電、電動工具方面得到了推廣使用。但在中、大功率電機上還處于示范階段。四是缺乏政策激勵。高效節(jié)能電機存在初始成本高、信息不對稱等市場障礙，需要國家出臺相關激勵政策撬動市場、培育產(chǎn)業(yè)。

深圳，一群發(fā)明家、企業(yè)家堅持不懈，十幾年如一日，終于研制出了稀土永磁無鐵芯電機，把我國的電機技術推向了世界的前沿。

高效節(jié)能電機橫空出世 2009年9月25日，在深圳安托山特種機電公司所在的沙井工業(yè)園里，一群專家學者面色凝重。他們都是中國電機領域的權威專家，此行是在國家發(fā)改委環(huán)資司的組織下，對安托山公司的稀土永磁無鐵芯電機進行審查論證。

高效節(jié)能電機橫空出世

專家們走進工廠的產(chǎn)品展示中心和實驗現(xiàn)場，當看到一項項技術參數(shù)和實驗數(shù)據(jù)時，頓時為它驚訝、折服和贊嘆：

——高效節(jié)電。新型電機無鐵損、無磁阻尼，效率得到極大提高。工業(yè)鋸床現(xiàn)場試驗表明，與傳統(tǒng)電機的傳統(tǒng)系統(tǒng)（感應電機帶齒輪傳動）相比，在工作工況下系統(tǒng)可節(jié)電30%。用戶實際應用證明，采用該技術的1．5千瓦和3千瓦柴油電站，與傳統(tǒng)發(fā)電機相比，節(jié)油率達40%。

——輕便節(jié)材。新型電機突破了傳統(tǒng)電機定子必須具有的鐵芯結構，實現(xiàn)了定子無鐵芯化，因此體積小，重量只有傳統(tǒng)電機的幾分之一。可節(jié)約80%的鋼材，100%的硅鋼片，50%的銅材。

——可靠性高。新型電機無勵磁、無刷、無鐵芯，提高了絕緣性能，防水、防潮、防塵，運行可靠，溫升低，提高了極端條件下的環(huán)境適應性，傳統(tǒng)電機抗破壞性實驗一般為500小時，該電機高達5000小時以上。

專家組給出的論證意見是：“該公司研發(fā)的稀土永磁無鐵芯高效節(jié)能電機具有全新的技術結構，實現(xiàn)了電機無鐵芯化設計的重大突破，在電機設計及相關性能方面達到先進水平，是重大的技術創(chuàng)新。該技術發(fā)展前景廣闊，對我國節(jié)能減排具有重要的意義?！?

苦干創(chuàng)造出來的奇跡 安托山公司副董事長、技術發(fā)明人郭棟梁，1962年出生，自小酷愛無線電和電子技術。1995年郭棟梁在試驗電動自行車的過程中，覺得當時能找到的驅動電機都不盡如人意。主要原因是電機都存在嚴重的鐵損，也就是說由硅鋼片制成的定子雖然能夠增強磁場，但本身卻要消耗很多電能，發(fā)熱嚴重，效率大受影響。

苦干創(chuàng)造出來的奇跡

“如果能把電機中最重、發(fā)熱量最大的鐵芯拿掉，那會產(chǎn)生什么樣的結果？”郭棟梁腦海中的一閃靈光，無意中替他指明了未來的研發(fā)方向。

事實上，19世紀人類最早制造的原始電機就是無鐵芯的。后來人們在應用過程中發(fā)現(xiàn)天然磁石的磁場密度有限，無法使用，因此才改用電磁鐵替代。事物總是螺旋式上升，可以說，無鐵芯電機是電機技術的一種革命性回歸。

郭棟梁一頭扎進了電機的浩瀚世界。1997年他毅然南下深圳。“深圳是人人向往的特區(qū)，對新技術很敏感，容易找到投資?！?

1998年，在投資者的資助下，稀土永磁無鐵芯電機的原理樣機問世。2000年，郭棟梁組建了專門的研究所，帶領一支團隊，在深圳梧桐山腳下租下一處場地，夜以繼日地研發(fā)。

“歲月不居，天道酬勤”。到2007年，稀土永磁無鐵芯技術基本成熟，獲得3項國家發(fā)明專利，以及20多項實用新型專利……

齊心協(xié)力共創(chuàng)未來 深圳市安托山投資發(fā)展有限公司是一家有著11年發(fā)展歷程的企業(yè)，總資產(chǎn)20多億元。2007年，該公司相中了郭棟梁的稀土永磁無鐵芯技術，決定成立安托山特種機電有限公司，專門從事稀土永磁無鐵芯電機的研發(fā)生產(chǎn)。

齊心協(xié)力共創(chuàng)未來

安托山公司規(guī)劃設計40條、日產(chǎn)40萬臺不同功率電機的自動化生產(chǎn)線，現(xiàn)已建成56萬平方米的廠房，投入3億元建成3條無鐵芯電機自動化生產(chǎn)線和4條軍用柴油電站生產(chǎn)線，各類數(shù)控加工設備300多臺（套），4條高速貼片電子生產(chǎn)線、2條波峰焊生產(chǎn)線、1條模具加工生產(chǎn)線和先進、配套的檢測設備。

2007年，解放軍總后勤部有關部門獲悉稀土永磁無鐵芯電機研制成功后，就積極推廣使用該項新技術。在總后勤部主要領導的積極推動下，2007年至2009年，安托山公司連續(xù)3年獲邀參加總后勤部在北京舉行的資源節(jié)約新技術新產(chǎn)品成果展。“社會各界在震撼中看到了中國電機行業(yè)技術革命的曙光。”中國工程院院士蔡鶴皋如是說。目前，解放軍總后勤部已率先引進和開始使用該項產(chǎn)品和技術，成為推廣應用新型高效電機的“急先鋒”。

稀土永磁無鐵芯電機也引起國家發(fā)改委的高度重視。2009年8月、9月，國家發(fā)改委環(huán)資司先后兩次組織專家赴深圳安托山公司進行實地調研和論證審查，結果專家們一致認為稀土永磁無鐵芯電機是一項重大技術創(chuàng)新。11月，國家發(fā)改委在深圳召開稀土永磁無鐵芯電機現(xiàn)場推廣會，向社會各界廣泛推介這項重大的技術。2100433B

（一）重大節(jié)能技術與裝備產(chǎn)業(yè)化工程。

圍繞應用面廣、節(jié)能潛力大的鍋爐窯爐、電機系統(tǒng)、余熱余壓利用等重點領域，通過重大技術和裝備產(chǎn)業(yè)化示范、規(guī)模化應用等，形成10-15個大型流化床鍋爐、粉煤氣化、蓄熱式燃燒、高效換熱器等以高效燃燒和換熱技術為特色的制造基地；15-20個稀土永磁無鐵芯電機、高壓變頻控制、無功補償?shù)雀咝щ姍C及其控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化基地；5-10個低品位余熱發(fā)電、中低濃度煤層氣利用等余熱余能利用裝備制造基地。到2015年，高效節(jié)能技術與裝備市場占有率由不足5%提高到30%左右，產(chǎn)值達到5000億元。

（二）半導體照明產(chǎn)業(yè)化及應用工程。

整合現(xiàn)有資源，提高產(chǎn)業(yè)集中度，實現(xiàn)半導體照明技術與裝備產(chǎn)業(yè)化。培育10-15家掌握核心技術、擁有較多自主知識產(chǎn)權和知名品牌的龍頭企業(yè)；關鍵生產(chǎn)裝備、重要原材料實現(xiàn)國產(chǎn)化，高端應用產(chǎn)品達到世界先進水平，建立具有國際先進水平的檢測平臺，建成一批產(chǎn)業(yè)鏈完善、創(chuàng)新能力強、特色鮮明的半導體照明新興產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。逐步推廣半導體照明產(chǎn)品。到2015年，通用照明產(chǎn)品市場占有率達到20%左右，液晶背光源達到70%以上，景觀裝飾產(chǎn)品達到80%以上，半導體照明產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達到4500億元，年節(jié)電600億千瓦時，形成具有國際競爭力的半導體照明產(chǎn)業(yè)。

（三）“城市礦產(chǎn)”示范工程。

建設50個國家“城市礦產(chǎn)”示范基地，支持回收體系、資源再生利用產(chǎn)業(yè)化、污染治理設施和服務平臺建設，推動廢棄機電設備、電線電纜、家電、汽車、手機、鉛酸電池、塑料、橡膠等再生資源的循環(huán)利用、規(guī)模利用和高值利用。到2015年，形成資源再生利用能力2500萬噸，其中再生銅200萬噸、再生鋁250萬噸、廢鋼1000多萬噸、黃金10噸，實現(xiàn)產(chǎn)值4300億元。

（四）再制造產(chǎn)業(yè)化工程。

支持汽車零部件、工程機械、機床等再制造，完善可再制造舊件回收體系，重點支持建立5-10個國家級再制造產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和一批重大示范項目。到2015年，實現(xiàn)再制造發(fā)動機80萬臺，變速箱、起動機、發(fā)電機等800萬件，工程機械、礦山機械、農(nóng)用機械等20萬臺套，再制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達到500億元。

（五）產(chǎn)業(yè)廢物資源化利用工程。

以共伴生礦產(chǎn)資源回收利用、尾礦稀有金屬分選和回收、大宗固體廢物大摻量高附加值利用為重點，推動資源綜合利用基地建設，鼓勵產(chǎn)業(yè)集聚，形成以示范基地和龍頭企業(yè)為依托的發(fā)展格局。以鐵礦、銅礦、金礦、釩礦、鉛鋅礦、鎢礦為重點，推進共伴生礦產(chǎn)資源和尾礦綜合利用；推進建筑廢物和道路瀝青再生利用。到2015年，新增固體廢物綜合利用能力約4億噸，產(chǎn)值達1500億元。

（六）重大環(huán)保技術裝備及產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化示范工程。

推動重金屬污染防治、污泥處理處置、揮發(fā)性有機物治理、畜禽養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)等核心技術產(chǎn)業(yè)化；重點示范膜生物反應器（MBR）、垃圾焚燒及煙氣處理、煙氣脫硫脫硝等先進技術裝備及能源、農(nóng)業(yè)等行業(yè)清潔生產(chǎn)重大技術裝備；推廣城鎮(zhèn)生活污水脫氮除磷深度處理設備、300兆瓦及以上燃煤電廠煙氣脫硝技術裝備、600兆瓦及以上燃煤電廠煙氣脫硫及布袋或電袋復合除塵設備和高效垃圾焚燒爐等重大裝備。擁有高性能膜、脫硝催化劑納米級二氧化鈦載體、高效濾料等污染控制材料生產(chǎn)的相關知識產(chǎn)權。到2015年，環(huán)保裝備產(chǎn)值超過5000億元，環(huán)保材料產(chǎn)值超過1000億元，環(huán)保關鍵材料基本實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，形成5－10個環(huán)保產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、10－15個環(huán)保技術及裝備產(chǎn)業(yè)化基地。

（七）海水淡化產(chǎn)業(yè)基地建設工程。

培育由工程設計和裝備制造企業(yè)、研究單位、大學、相關原材料生產(chǎn)企業(yè)等共同參與，集研發(fā)、孵化、生產(chǎn)、集成、檢驗檢測和工程技術服務于一體的海水淡化產(chǎn)業(yè)基地。到2015年，建成2-3個國家級海水淡化產(chǎn)業(yè)化基地，關鍵技術與裝備、相關材料研發(fā)和制造能力達到國際先進水平，海水淡化產(chǎn)能達到220萬-260萬噸/日，海水淡化及相關產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值500億元。

（八）節(jié)能環(huán)保服務業(yè)培育工程。

大力推行合同能源管理，到2015年，力爭專業(yè)化節(jié)能服務公司發(fā)展到2000多家，其中年產(chǎn)值超過10億元的節(jié)能服務公司約20家，節(jié)能服務業(yè)總產(chǎn)值突破3000億元，累計實現(xiàn)節(jié)能能力6000萬噸標準煤。建立全方位環(huán)保服務體系。積極培育具有系統(tǒng)設計、設備成套、工程施工、調試運行和維護管理一條龍服務能力的總承包公司，大力推進環(huán)保設施專業(yè)化、社會化運營，扶持環(huán)境咨詢服務企業(yè)。到2015年，環(huán)保服務業(yè)產(chǎn)值超過5000億元，其中年產(chǎn)值超過10億元的企業(yè)超過50家，城鎮(zhèn)污水垃圾處理及電力行業(yè)煙氣脫硫脫硝等領域專業(yè)化、社會化服務占全行業(yè)的比例大幅提高。