การปฏิวัติมอเตอร์: วัสดุแม่เหล็กถาวรของโลกหายากจะปรับเปลี่ยนอนาคตของประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงานได้

ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์หลักที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเชิงกลมอเตอร์ทำหน้าที่เป็นหัวใจสำคัญของระบบอุตสาหกรรมที่ทันสมัย ตั้งแต่เครื่องใช้ในครัวเรือนไปจนถึงเครื่องจักรกลหนักตั้งแต่ยานพาหนะขนส่งไปจนถึงสายการผลิตอุตสาหกรรมพวกเขาขับเคลื่อนเศรษฐกิจโลก มอเตอร์ดั้งเดิมใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นหลักซึ่งกระแสไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็กในขดลวดเพื่อหมุนใบพัด อย่างไรก็ตามมอเตอร์เหล่านี้แสดงข้อ จำกัด ด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญ-การดำเนินการของพวกเขาขึ้นอยู่กับการกระตุ้นอย่างต่อเนื่องในปัจจุบันด้วยการสูญเสียของโรเตอร์ที่คดเคี้ยวคิดเป็น 20% -30% ของการสูญเสียพลังงานทั้งหมดทำให้ยากที่จะผ่านคอขวดที่มีประสิทธิภาพ

ข้อมูลการวิจัยพบว่าระบบมอเตอร์คิดเป็น 45% -50% ของการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก ในประเทศจีนมอเตอร์อุตสาหกรรมเพียงอย่างเดียวกินได้มากถึง 60% ของการใช้พลังงานประจำปีทั้งหมดของประเทศ สถานการณ์นั้นเลวร้ายเป็นพิเศษ: เนื่องจากข้อ จำกัด การออกแบบและข้อ จำกัด ทางวัสดุมอเตอร์จำนวนมากทำงานได้อย่างไม่มีประสิทธิภาพเป็นระยะเวลานาน สถิติแสดงให้เห็นว่ามอเตอร์ประมาณ 46.3%มีอัตราการโหลดต่ำกว่า 50%โดยทั่วไปประสิทธิภาพของระบบโดยรวมต่ำกว่า 40% ขยะพลังงานที่ส่ายนี้เน้นย้ำถึงความต้องการเร่งด่วนสำหรับนวัตกรรมวัสดุและการอัพเกรดเทคโนโลยี

ความก้าวหน้าหลักของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรอยู่ในการแทนที่การกระตุ้นในปัจจุบันด้วยแม่เหล็กถาวรซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียทองแดงของโรเตอร์อย่างสมบูรณ์และประสบความสำเร็จในการก้าวกระโดดเชิงคุณภาพในประสิทธิภาพของมอเตอร์ ในบรรดาวัสดุแม่เหล็กถาวรที่หลากหลายแม่เหล็กถาวรของโลกหายากได้กลายเป็น "วัสดุวิญญาณ" สำหรับมอเตอร์ระดับสูงและประสิทธิภาพสูงเนื่องจากคุณสมบัติแม่เหล็กที่โดดเด่น การรวมตัวกันของวัสดุเหล่านี้ไม่เพียง แต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์อย่างมีนัยสำคัญเมื่อโหลดเต็ม แต่ยังรักษาตัวชี้วัดประสิทธิภาพพลังงานที่ยอดเยี่ยม (ผลิตภัณฑ์ของประสิทธิภาพและปัจจัยพลังงาน) ภายใต้สภาวะโหลดบางส่วน

ตลาดแม่เหล็กถาวรของโลกหายากทั่วโลกกำลังประสบกับการเติบโตอย่างรวดเร็วเป็นประวัติการณ์ ตามสถิติของ Qyr ยอดขายในตลาดทั่วโลกมีมูลค่าถึง 12.52 พันล้านดอลลาร์ในปี 2567 และคาดว่าจะปีนขึ้นไปที่ 24.95 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2574 ในสาขาวัสดุแม่เหล็กถาวรของมอเตอร์โดยเฉพาะการเติบโตยังคงแข็งแกร่ง

การประยุกต์ใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรของโลกหายากในมอเตอร์ได้สร้างขอบเขตประสิทธิภาพและขีด จำกัด ความหนาแน่นของพลังงานของมอเตอร์อย่างสมบูรณ์ ค่าหลักของมันสะท้อนให้เห็นในสามด้าน:

1. การปฏิวัติเพิ่มประสิทธิภาพ

มอเตอร์แบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรของโลกหายากบรรลุการปรับปรุงประสิทธิภาพเฉลี่ย 5% -8% มากกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำแบบดั้งเดิมภายใต้สภาวะการโหลดเต็มรูปแบบ รุ่นพิเศษ (เช่นมอเตอร์หน่วยปั๊มน้ำมัน) สามารถลดการใช้พลังงานได้ 15%-20% ข้อได้เปรียบนี้เกิดจากการกำจัดการสูญเสียของโรเตอร์ที่คดเคี้ยว-ปัจจัยสำคัญ: ประมาณ 20% -30% ของการสูญเสียทั้งหมดในมอเตอร์เหนี่ยวนำที่มาจากกระแสของโรเตอร์ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแก้ไขปัญหานี้โดยใช้แม่เหล็กถาวรเพื่อให้สนามแม่เหล็กที่เสถียร

2. การเพิ่มประสิทธิภาพที่สำคัญของปริมาตรและน้ำหนัก

ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กที่ยอดเยี่ยมของ Neodymium Iron Boron (NDFEB) ช่วยให้มอเตอร์สามารถบรรลุขนาดที่เล็กลงอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่ส่งมอบพลังงานที่เทียบเท่า กรณีศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าหน่วยไดรฟ์แม่เหล็กถาวรสามารถลดปริมาณลงได้ 50% ในขณะที่เพิ่มแรงบิด 30% ลักษณะนี้พิสูจน์ได้ว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าและการบินและอวกาศ ตัวอย่างสำคัญคือมอเตอร์ไร้แปรง 100kW ของฝรั่งเศสสำหรับการบิน - ชั่งน้ำหนักเพียง 28 กิโลกรัม แต่ยังบรรลุความหนาแน่นพลังงานของมอเตอร์ทั่วไปสามเท่า

3. ข้อได้เปรียบที่แน่นอนของประสิทธิภาพการโหลดแสง

ในการใช้งานจริงมอเตอร์ส่วนใหญ่ทำงานภายใต้เงื่อนไขการโหลดบางส่วน การศึกษาพบว่ามีเพียง 18.1% ของมอเตอร์ทำงานที่โหลดมากกว่า 75% โดยเกือบครึ่งหนึ่งต่ำกว่า 50% มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบดั้งเดิมมีประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญและปัจจัยพลังงานลดลงในระหว่างการโหลดแสงในขณะที่มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม: ที่โหลด 22% อัตราส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (ประสิทธิภาพ×ปัจจัยพลังงาน) ยังคงสูงถึง 80% เมื่อเทียบกับ 30% สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำที่โหลด 25% ช่วงการดำเนินงานทางเศรษฐกิจในวงกว้างนี้ทำให้มอเตอร์แม่เหล็กถาวรเป็นตัวเลือกที่ขาดไม่ได้สำหรับแอพพลิเคชั่นโหลดตัวแปรเช่นเครื่องปรับอากาศความถี่ตัวแปรและเครื่องมือเครื่องซีเอ็นซี

วัสดุแม่เหล็กถาวรของโลกหายากและแนวโน้มทางเทคนิค

1. การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการทำงานของวัสดุ NDFEB สามประเภทในปัจจุบันวัสดุแม่เหล็กถาวรของโลกหายากที่ใช้ในมอเตอร์ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นสามประเภทโดยแต่ละประเภทมีการใช้งานเฉพาะ: SiNtered NDFEB: ตัวเลือกกระแสหลักคิดเป็น 90% ของการผลิต ผลิตผ่านผงโลหะมีประสิทธิภาพที่ดีที่สุดด้วยผลิตภัณฑ์พลังงานสูงสุดเกิน 50 MGOE ใช้กันอย่างแพร่หลายในมอเตอร์ขับเคลื่อนยานพาหนะพลังงานใหม่และกังหันลม อย่างไรก็ตามข้อเสียของมันรวมถึงความเปราะบางและอัตราผลตอบแทนต่ำเมื่อประมวลผลรูปร่างที่ซับซ้อน Bonded NDFEB: บัญชีน้อยกว่า 10% ผสมกับอีพอกซีเรซินและกดเป็นรูปร่างมันเก่งในการสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อน (เช่นวงแหวนผนังบาง) และบรรลุความแม่นยำในมิติสูงแม้ว่าประสิทธิภาพของแม่เหล็กจะเป็นเพียง 60-70% ของวัสดุที่ถูกเผา ส่วนใหญ่ใช้ในฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์และมอเตอร์สเต็ปขนาดเล็ก NDFEB ที่กดปุ่มร้อน: ต้องการอุปสรรคทางเทคนิคสูงและการผลิตที่ จำกัด ผ่านกระบวนการเปลี่ยนรูปแบบร้อนเพื่อให้ได้โครงสร้างนาโนคริสตัลที่มุ่งเน้นสูงมันตรงกับประสิทธิภาพของแม่เหล็กของวัสดุที่ถูกเผาในขณะที่ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้น ส่วนใหญ่ใช้ในมอเตอร์ EPS ยานยนต์มันประสบความสำเร็จในการบีบบังคับสูงโดยไม่ต้องใช้สารเติมแต่ง Dysprosium ที่หายากมากทำให้เป็นวัสดุเชิงกลยุทธ์สำหรับตลาดพรีเมี่ยม

2. ไดรเวอร์คู่ของวิวัฒนาการทางเทคโนโลยีการพัฒนาเทคโนโลยีในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่สองทิศทางสำคัญ: นวัตกรรมด้านทรัพยากร: ในเดือนกรกฎาคม 2568 จีนค้นพบแร่ธาตุหายากใหม่ที่เรียกว่า การค้นพบนี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดนีโอไดเมียมและบรรเทาแรงกดดันด้านอุปทานต่อทรัพยากรที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมยานพาหนะพลังงานใหม่ ในขณะเดียวกันความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการรีไซเคิลได้เร่งกระบวนการกู้คืนแม่เหล็กโบรอนนีโอไดเมียมเหล็กจากมอเตอร์ขยะเพื่อให้ได้อัตราการกู้คืนองค์ประกอบของโลกหายาก 95% และค่อยๆสร้างระบบทรัพยากรแบบวงปิด

การปฏิวัติการออกแบบมอเตอร์: นวัตกรรมการทำงานร่วมกันระหว่างวัสดุและระบบยนต์กำลังกลายเป็นเทรนด์ การใช้เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์แบบวงปิดที่พัฒนาโดย Baizheng Chuangyuan เป็นตัวอย่างเทคโนโลยีนี้เมื่อรวมกับลักษณะของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรได้รับ "การป้องกันความปลอดภัยสี่ชั้น" สำหรับรถยนต์รถไฟใต้ดิน นอกจากนี้เทคโนโลยีสูตรที่ปราศจากโลกที่หายากหนักช่วยลดการใช้ dysprosium และ terbium ผ่านกระบวนการแพร่กระจายของเมล็ดข้าวรักษาความบีบบังคับสูงในขณะที่ลดต้นทุน เทคโนโลยีนี้ได้รับการผลิตเป็นจำนวนมากโดยองค์กรชั้นนำหลายแห่ง

สถานการณ์แอปพลิเคชัน: จากพลังงานสีเขียวไปจนถึงอุปกรณ์อัจฉริยะ

1. ยานพาหนะพลังงานใหม่: สนามรบหลักสำหรับมอเตอร์ขับเคลื่อนเป็น "หัวใจ" ของยานพาหนะไฟฟ้าขับเคลื่อนมอเตอร์มีความต้องการประสิทธิภาพที่เข้มงวดมาก แม่เหล็ก Neodymium Boron (NDFEB) ประสิทธิภาพสูงสามารถเพิ่มความหนาแน่นและประสิทธิภาพของแรงบิดซึ่งขยายระยะการขับขี่โดยตรง ปัจจุบันภาคยานพาหนะพลังงานใหม่มีสัดส่วนเกือบ 12%* ของความต้องการทั่วโลกสำหรับแม่เหล็ก NDFEB ที่มีประสิทธิภาพสูงโดยมีการใช้รถยนต์ต่อยานพาหนะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การใช้โมเดลกระแสหลัก 3 เป็นตัวอย่างมอเตอร์แบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรใช้บล็อก NDFEB ประมาณ 4 กิโลกรัม ในขณะเดียวกัน Haibin ของ BYD ใช้ระบบไดรฟ์ไฟฟ้าแปดในหนึ่งที่เพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบวงจรแม่เหล็กต่อไปเพื่อให้ได้การปรับปรุงการใช้วัสดุแม่เหล็ก 15%

2. การสร้างพลังงานลม: "ไดรเวอร์เวที" ของพลังงานสะอาดไดรฟ์ไดรฟ์ไดรฟ์แม่เหล็กไฟฟ้าถาวรแม่เหล็กไฟฟ้าขจัดความต้องการของกระปุกเกียร์โดยการควบคุมการมีปฏิสัมพันธ์โดยตรงระหว่างแม่เหล็กโรเตอร์และขดลวดสเตเตอร์สำหรับการผลิตพลังงาน การออกแบบนี้ช่วยลดจุดล้มเหลวทางกลและเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบพลังงานลมนอกชายฝั่ง กังหันไดรฟ์โดยตรงขนาด 6MW เดี่ยวใช้เวลาประมาณ 1.2 ตันของ Neodymium Iron Boron (NDFEB) ในขณะที่กำลังการติดตั้งพลังงานลมทั่วโลกคาดว่าจะเกิน 2,000GW ภายในปี 2573

3. การประหยัดพลังงานอุตสาหกรรม: เครื่องมือการเปลี่ยนแปลงสำหรับอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานสูงมอเตอร์ความถี่ตัวแปรแม่เหล็กถาวรของโลกที่หายากแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญสำหรับระบบโหลดตัวแปรเช่นปั๊มและพัดลม มาตรฐานแห่งชาติ GB18613-2020 กำหนด IE3 เป็นเกณฑ์ประสิทธิภาพการใช้พลังงานขั้นต่ำซึ่งเป็นแรงผลักดันให้ผู้ประกอบการเพื่อกำจัดมอเตอร์ที่ไม่มีประสิทธิภาพ

4. สถานการณ์แอปพลิเคชันที่เกิดขึ้นใหม่: หุ่นยนต์อุปกรณ์ระดับสูงและนวัตกรรมการขุด

ในเดือนกรกฎาคมปี 2568 การเปิดตัวรถรางแม่เหล็กถาวรของจีน Earth ถาวรเป็นการปฏิวัติในการขนส่งการขุด ยานพาหนะเหล่านี้มีมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่ไม่มีอายุการใช้งานที่มีอายุการใช้งาน 100,000 ชั่วโมงลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาลง 50% ในขณะที่มีแรงบิดที่ได้รับการจัดอันดับ 2.5 เท่าในการเริ่มต้น-แก้ปัญหาความท้าทายของการปีนเขาอย่างหนักในเหมืองใต้ดิน นอกจากนี้ทุ่งที่เกิดขึ้นใหม่เช่นมอเตอร์ไซค์ของหุ่นยนต์ Humanoid ข้อต่อไมโครมอเตอร์และมอเตอร์เชิงเส้นที่แม่นยำสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมดขึ้นอยู่กับการย่อขนาดและลักษณะความแม่นยำสูงของโบรอนเหล็กนีโอไดเมียม (NDFEB)

การบูรณาการวัสดุแม่เหล็กถาวรของโลกหายากเข้ากับเทคโนโลยีมอเตอร์ได้ผ่านการอัพเกรดส่วนประกอบเพียงอย่างเดียว จากการเพิ่มพลังให้กับยานพาหนะพลังงานใหม่เพื่อให้มั่นใจว่าเอาต์พุตที่เสถียรในกังหันลม จากการเปิดใช้งานรถบรรทุกขุดหนักเพื่อพิชิตความลาดชันที่สูงชันไปจนถึงการเปิดใช้งานข้อต่อหุ่นยนต์ที่ขาดแคลน ภายใต้ฉันทามติทั่วโลกของเป้าหมาย "คาร์บอนคู่" มอเตอร์แม่เหล็กถาวรของโลกหายากจะยังคงขยายขอบเขตการใช้งานของพวกเขาโดยปรับเปลี่ยนทุกช่วงเวลาจากการผลิตพลังงานไปจนถึงการบริโภคอุตสาหกรรม