高性能磁性材料在汽車中的應用

//WWWcVp.m 1995軍第3-4期 總第73期汽車是現(xiàn)代社會的一種重要交通工具在電子技術和計算機技術迅猛發(fā)展的今天，隨營人們時汽車的安全性、舒適性、節(jié)能與環(huán)保的要求日益增強，汽車電子化便成為當今各國的一大課題c而電子產(chǎn)品性能的提高和小型化與功能材料有曹密切的關系。對于汽車部件來說，尺寸、質量和性能之間的協(xié)調至關重要，果用高性能的磁性材料可以滿足上述要求。1.磁性材料在現(xiàn)代汽車中有廣闊的應用前景當今汽車已盲40多處用到磁性材料，大多數(shù)用于電機、執(zhí)行器和傳感器c以汽車電機為例，目前每輛汽車平均使用的永磁電機就達17只(在未來10年中將增至

41只傳器方面，第二代稀土永磁材料NdeB已被廣泛應用于曲軸位置控制器(用于電子點火裝置).此外還盲排氣控制傳感器、爆震傳感器、植面指示器'、節(jié);在閥位置傳感器等。汽車工業(yè)是當今磁性材料最大和最具活力的市場。磁性材料用于民革開發(fā)巳經(jīng)滲透到發(fā)動磯、車身、底盤和信息顯示部件等各個方面。從表1j出的日本住友特賭金屬公司和美國通用汽車公司開發(fā)的磁性汽車部件可瘟其一斑c磁性材料特別是高'性能磁性材料的確結汽車工業(yè)帶來了福音。據(jù)美國市場調查分析，在豪華轎車中，僅永磁電機就需59個，一般汽車中也需20-30個。90年西方世界汽車產(chǎn)量為440萬輛，預汁到右，堆6-10層高，各堆之間留過道，以便搬運和檢查。預貯期間，應經(jīng)常打開門窗通風換氣，但要防止日曬、雨淋和露霧的侵襲。五、套技:1.套袋保鮮:套袋后，果實受外來干擾少，膜內溫度穩(wěn)定.蛋白質不易變異，酶的活化作用正常，能抑制果實內劇變，可以延長貯藏期;薄膜袋本身不是絕對密封，具有無敬微孔能進行氣體交換，自動調節(jié)氣體條件，使果實周圍二氧化碳含量上升嘈氧氣含量適當下降，從而降低呼暖強度，維持鮮果較低生命活動、減少糖和育機酸的消耗，推遲進入衰老期』套袋可使好果與壞果隔開.病原菌互不感染.制止病害蔓延i套袋可減少水份損失，使果實新鮮飽滿。

六、管理:1.入庫堆碼:箱貯使用普通竹編果箱、 '果箱堆成"品"字形，高8-12箱，筒與商之間應留10厘米主右的空隙，堆與堆之間臼0.6-1米的過道a堆的中層要加隔木樁.下層要用木條襯墊，離地面13-16厘米、以使空氣流通，溫度均勻。2.庫房管理:果實入庫后、要控制庫內溫濕度上升，日夜打開通風商、排濕降溫.使溫度維持在85-90%左右，以促進新向果實的愈合.采用保鮮袋貯果，一般不需翻果.在冬季氣溫低于'C的時候.應*取防寒措施。開春后，外界氣溫逐漸回升，且時高時低，變化大.貯藏庫管理以降溫為主、一般在夜間開窗降溫。.23錐昔音訊畢wwwqvipmYIBINKEJI 1995NO.3-4 GEN732000年將達到5400萬輛，增長23%。每輛汽車以目前需永磁鐵氧體10kg計(國內汽車現(xiàn)倪用1-3kg/輛).則需消耗永磁鐵氧革5萬噸;如果應汽車小型輕量化要求某用高性能的燒結NdFeB永磁材料，則質量減小一半.需27萬噸。我國汽車工業(yè)經(jīng)過近年來的技術改造.目前年產(chǎn)量已達到120萬輛.這樣僅永表l利用磁性材料開發(fā)的汽車部件

磁鐵氧體就需12萬噸。預計到1995年將有10%的永磁鐵氧體被燒結NdFeB取代，則汽車工業(yè)需永磁鐵氧體約1.1萬噸、燒結NdFeB永磁材料600噸。軟磁鐵氧體目前僅局限于很窄的范圍內.但預計隨著高強放電照明方式等被廣泛采用.軟磁材料應用亦將迅猛增快?？梢姶判圆牧嫌糜趦溶嚲哂袕V闊的市場前景。發(fā) 動 機序號 部 {豐 名 稱 序號 部 件 名 稱1散熱器風扇電機111散熱器風扇電機11機油菜電機2副散熱器電機12柴油機燃油電動間3辛凝器風扇電機13儲油箱電機4發(fā)動機冷卻電機14分電器5電子燃油噴射步進電機15曲軸位置傳感器6電子噴油票電機16散熱器溫度傳感器7起動電機17空調器8起動輔助電機18渦流控制傳感器9燃油菜電機19加速壓力控制電機10加速電機20發(fā)動機轉速傳感器車 身序號 部 件 名 稱 序號 部 件 名 稱.1 前雨刮電機 17 車窗電機2 雨刮間隙控制器 18 安全帶電視3 前洗海電機 19 座椅調節(jié)電機4 后雨刮電饑 20 頭枕位置調整電機5 后洗a幾 21 座椅后傾電機6 i明雨刮電機 22 座椅扶手調整電機7 .遮陽棚電機 23 門鎖調節(jié)器8 可收縮電機 24 門鎖電機9 前照叮雨j器 25 車窗升降電機10 前照叮革器 26 雜物箱劇11 后視鏡角度控制電凱 27 行李箱倒12 后視鏡上下控制電視 28 電動天線13 壓縮機電機 29 電動窗簾電機14 空調器電機 !30 窗簾直線電機15 空調器繼電器 31 自動空調器傳感器16 空氣清油器電機.24.維普訊h畢/WWWcqVlp.om宣賓科援 1995軍第3-4期 總第73序號部 件序號部 件 名 稱序號部 件 名 下12345678速度表里程表步進電節(jié)L速度記錄儀油壓表燃油表里程顯示裝置車載音響激光唱機9101112對講系鏡車載電視電子鐘!個人無線電通訊系琉13 車載電話14 導航器15 電子儀表板16 便攜式計算機料的優(yōu)越性隨著汽車技術的不斷發(fā)展，體積小質量輕性能優(yōu)良的汽車電子產(chǎn)品被推到了發(fā)展的前沿。以下因素將推動永磁電機、永磁執(zhí)行器相永磁傳感器等部件在汽車上的應用。11系統(tǒng)復雜化隨著高技術系統(tǒng)的采用，未來的民車系統(tǒng)將越來越復雜，例如汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、汽車制動控制系統(tǒng)汽車駕駛操作系統(tǒng)、汽車導航系統(tǒng)、汽車元線電通訊系統(tǒng)等。采用電子技術來完成上述功能將直接推動永磁電機永磁執(zhí)行器和永酷傳感器的應用;另一個發(fā)展趨勢是用電子部件取

代現(xiàn)存的真空執(zhí)行器。由于發(fā)動機變小的趨勢在增加.真空控制功能將由于真空的實用性而變得育限未來的控制功能一般需要使用電子控制的執(zhí)行器.例相近年汽車執(zhí)行器在敬量主的增位已達到20%-30%.而大多數(shù)電子執(zhí)行器需用磁材料c復雜的控制系統(tǒng)也將推動傳感器需求增長，而大部分傳感器均系用可變磁阻技術a.2 發(fā)動機控制系統(tǒng)電子他高性能永磁材料沒有激磁損耗、不發(fā)熱，用于制造汽車發(fā)動機系統(tǒng)優(yōu)點很多.完全可滿足未來汽車時發(fā)動機高功率與電子系統(tǒng)高可靠性的要求c在保證輸出恃性相同的情況下，整機的本積、質量可減少30%以上，或者樣體積質量的發(fā)動機電輸出功率增大50%以上，且搜率高起動.25.YIBIKEJI )95O.3-4 GEN73快、電氣可靠。 比原來增加16%。又如日本精工一塊普1.3 部件放率提高 森公司、MG公司在制造汽車PM型步進永磁材料尤其是高性能永磁材料具有 電機時，使用燒結NdFeB永磁材料作轉較高的能量密度，將其用于機電一體化的 子。電機采用兩個轉子.轉子為薄壁環(huán)并部件中可有效提高部件的效率，在日在起動 進行多極充磁.從而使電機獲得了轉距高、電機、交流發(fā)電機及其他高輸出電機中都 慣性小、可靠性吁、成本低的效果。軍用了高能磁性材料.以確保能量增大的 值得注意的是，各種汽車電子產(chǎn)品的需要要求不同.對磁性材料的選擇亦不盡相同。結上所述.任何一種汽車部件的性能以常用的幾種永磁材料為例，鐵氧體較廣與其材料的性能密切相關;磁性材料是適泛地用于電樞反應小的小型電動機:AINi-應汽車發(fā)展趨勢的重要的、也是必不可少臼只限于用于測量儀表;Smü)磁體則的功能材料，將它用于汽車部件開發(fā)具有大量用在車門棋、測量儀表領域;1983年很多優(yōu)越性3如日產(chǎn)汽車公司開發(fā)的電動向世的NdFeB(尤其是燒結NdFeB異性磁汽車電視.由于電機轉于全采用高磁能的體)因其價格低廉、磁能高、強度高、加工性NdFe?永磁材料.因而使瓦特小時效率從能好.所以在各種汽車部件中得到了廣泛82%提高到90%.裝有這種電機的電動汽應用表2列出了用磁性材科提高汽車部車、每充-1'X電所能行駛的距離為186k、件功能的期望程度。表2 磁性材料時提高汽車部件功能的期望程度想應呼叫高磁導率合! 硅銅片大大大小大大大大小大爆震控制器|大測量儀表爆震控制器|大測量儀表|大3 磁性材料用于汽車部件開發(fā)的實倒與市場分析'莊能卓越的磁性材料己可汽車整車及部件產(chǎn)生了顯著的技術經(jīng)濟影響。在汽車部件高精度高性能、小型輕量化、長壽命等要求下，利用磁性材料開發(fā)的汽車電子產(chǎn)品以其可靠性好、靈敏度高、堅固耐用以及結構簡單緊凄等突出特點而油具優(yōu)勢，26

非晶材料 永磁材料 磁流體大大大大大大同時在節(jié)能相減巧染方面顯示出很大的潛力實例飛(1)稀土永磁汽車起動電高性能稀土永磁材料NdFeB的發(fā)展，給汽車起動電機注入了無限活力。繼美國通用汽車公司率先制造出NdFeB起動電視之后，日本豐田汽車公司的同類產(chǎn)品也已達實用階段.國內也開發(fā)出正式產(chǎn)品這種電機采錐昔音訊h畢/wwwcqvipm宣寞科摸 1995軍第3-4期 總第73期用無極靴瓦形磁鋼激磁，省去了原勵磁電機中大而笨重的勵硅鐵芯和繞組，大大減小了質量.提高了電氣可靠性。由于磁鋼磁導較大.負載時電樞反應對主極磁勢的去磁不多，因而起動轉短有明顯提高。另外，材料無勵磁損艷，起動電機的效率可提高50%以上，起動時間小于5s.電機溫升較低。(2車門鎖。車門鎖是一種采用電磁線圈進行遙控開鎖車門的裝置。其中一部分使用了SmCo系稀土磁體其結構是:兩個線圈相互通以方向相反的電流，永磁活動柱塞左右移動。與原不使用永磁材料的結構相比，體積和質量分別減少55%60%.因而有可能安裝在狹窄的車門闖隙灶。(3)磁化節(jié)油器。應用磁場處理液體燃料.提高燃燒放率，是近年開始實用的-項新技術。節(jié)油器可裝在油箱里，也可裝在油路各部位，起細化油滴充分霧化、完全燃燒、減少市染租節(jié)省能源的作用如我國采用永磁材料開發(fā)的汽車節(jié)油減煙囂，經(jīng)試用表明，其節(jié)油率約為10%.喊煙率5096，目前國內已4萬多套安裝在車輛上，一輛車一年可節(jié)省汽車600kg以上，效益很高。由于它的體積、質量安裝方便，深受用戶歡迎。〈的民車發(fā)動機冷卻水磁化器用于防止汽車散熱器銹蝕，利用磁感應效應來改善汽車發(fā)動機玲卻循環(huán)水的水質。它主要由線圈等構成。l?入電流后，即產(chǎn)生磁場，當水流通過磁化器時，水中的caMg離子會重新排列E水溫升高時，將形成一種質地疏松狀融化物，它不會在金屬表面沉淀結垢，而隨恃卻水一起排出.從而保證發(fā)動機的良好散熱性及正常運轉，延長散熱器的壽命。

(5)電磁闊。車用汽油帆控制系統(tǒng)使用了冷起動噴哺怠速轉速控制閥、噴噴等三種電磁閱。為了提高電磁闊的性能確保小型輕量fι必須提高磁回路料(軟磁材料〉的電磁特性這些恃性包括影響電抗的固有電阻值，影響驅動力的磁通密度和響應速度的磁導率等電磁恃性。(6)變磁阻式無觸點分電器在分電器的鈾中有一個激勵輪(對6缸發(fā)動機來說是6個爪極}在轉動，每當爪極與電磁線圈對齊時，磁阻最小.此時線圈輸出的信號使汽車點火線畫產(chǎn)生一次離壓.從而使火花塞電極之間跳火一次。其中使用的磁體是燒結永磁材料。(7燃油泵電機3永磁變速無刷電機可以提供任意速度下所需的合適地壓.同時有利于控制噪聲和低電壓操作c(8)防抱制動系統(tǒng)(ABS)電機?？刂葡到y(tǒng)將大大得益于永磁直流無刷電機轉子慣量的減少。(9節(jié)流控制。永磁無刷步進電機提供必要的精確位置以滿足旁路空氣節(jié)的·需要.未來的系統(tǒng)將需要更高的轉哩。(0)電動轉c永磁無刷電機的使用使燃油節(jié)省，響速度提尺寸減小(1)電動水泵可調速永磁無刷電機驅動水泵在行駛狀態(tài)下，提供快速的熱量響應并可節(jié)約燃料。(2)電動機油泵3可變速永磁無刷直流電機系統(tǒng)能提供必需的速度，使其在起動空載正常及高速行駛中提供適當?shù)臐櫥?3)半主動和主動懸提3永磁電機驅動泵將在各種工作條件下提供不同的駛控制。(1電子空調密封的2.5kW磁體直流電機組將被用來消除氟里昂泄27維普資訊h畢/IWWWcqVlp.omYIBINKEJI 1995NO.3:_4 GN73漏。(5)揚聲器。使用高能磁體制造的揚聲器可使質量明顯減小，育和于安裝。(16)傳感器c傳感器要求傳原系統(tǒng)的中幾梳動作并反饋一個電信號到系統(tǒng)的處理器c未來的傳感器將根據(jù)設計的需要使用鐵氧體、S一臼和NdFeB磁體。從市場來看，當今汽車工業(yè)正面臨著徹底變革的關鍵時刻它的發(fā)展成為磁性材料的重要市場一一世界范圍每年僅永磁材料就要消耗10-20億美元之多一一·過去10年中汽車應用的磁性材料以每年8%-12%的速度遞增;隨營對各種磁性材料特性研究的深入和制造工藝的不斷改進.在90年代汽車工業(yè)可望會更廣泛地應用磁體設計.以減小質量改進性能并嚴恪滿足仔染安全標準及節(jié)省燃料等要求。擂專家估計，永磁起動電視永磁電動水泵和永磁機油泵、永磁節(jié)、沈執(zhí)行器及水磁后輪控制元件等都將很快引入某些高速行駛的流線型汽車中3"時髦"汽車的防撞系統(tǒng)、遠距離遙控器和自動駕駛裝置也將全部應用

永磁傳感器及永磁電