SH15非晶合金变压器

产品概述：

\u3000\u3000SH15型非晶合金变压器是用非晶合金材料代替传统冷轧硅钢片，因此，这种变压器的空载损耗非常低，仅为传统硅钢片铁芯的五分之一左右。大量推广应用非晶合金变压器，不但节能效果显著，而且节省发电容量，减少发电时燃料消耗，还有利于减少环境污染。

产品特点：

\u3000\u3000超低损耗特性，省能源、用电效率高；

\u3000\u3000非晶金属材料制造时使用较低能源以及其超低的损耗特性，可大幅节省电力消耗及减少电厂发电量，相对的减少CO2 SO2废气的排放，降低对环境污染及温室效应，免保养，无污染；

\u3000\u3000运转温度低、绝缘老化慢、变压器使用寿命长；

\u3000\u3000高超载能力，高机械强度；

\u3000\u3000非晶铁心在通过较高频率磁通时，仍具有低铁损及低激磁电流的特性而不致产生铁心饱和的问题，故以非晶铁心制成的SCRBH15型非晶合金变压器具有较好的耐谐波能力；

\u3000\u3000投资回收效益快。

\u3000\u3000非晶合金变压器作为一种节能的新技术配电设备，节能功效主要源自采用了一种新型的、具有优异软磁能的材料，铁基非晶合金及严格的设计和制造工艺非晶合金带材含铁78%-81%、含硼13.5%、含硅3.5%-8%，另外还含微量的镍和钴等金属元素非晶合金变压器的空载损耗非常低，仅为S9型硅钢变压器的20%，相对降耗达80%非晶合金变压器 符合国家产业政策和电网节能降耗的要求。

\u3000\u3000在新农村建设和城市电网改造中，非金变压器技术在降耗方面大有可为，市场前景十分广阔。

\u3000\u3000第一、目前，我国输变电线路的线损率为7.70％，美国为6.00％，日本为3.89％。以2000年数据比较，我国高耗能配电变压器负载损耗比国际先进水平高50％－60％，空载损耗水平高90％以上。因此，提高输变电设备效率是电力规划和节电措施中必需考虑的因素。

\u3000\u3000第二、效益因素，我国年均生产配电变压器约2.4亿kVA，假设其中的30%改用非晶材料，年生产非晶变压器为7200万kVA，以每台变压器300kVA为例，年产非晶变压器将达24万台。这将降低变压器空载损耗13万kW，一年可节约用电11.4亿kWh。相当节约电煤43.3万吨，减少燃煤有害气体排放1.1万吨。

\u3000\u3000刚刚通过的十一五发展规划纲要中也明确提出：到2010年，“人均国内生产总值比2000年翻一番，单位国内生产总值能源消耗降低20%左右”。5年要减低能耗水平20%，这样的增长质量相当不易，作为电网而言，通过技术手段实现的可能主要集中在了非晶合金变压器和变频技术上。因此我们判断，电网为了实现20%的节能降耗目标，必将大量使用非晶合金变压器。

\u3000\u3000随我国城市及农村电网改造投资力度的加大，配电变压器的需求量仍有望保持10％-15％的增长。以此速度推算，至2010年，如果有10％的配电变压器改用非晶材料，我国对非晶变压器的年需求量将高达3800万kVA。为配合国家的有关节能政策，发改委、科委、国家电网的有关官员在众多场所多次明确表示，节能降耗效果明显、总拥有成本（TOC）更低的非晶合金变压器在配电领域逐步取代传统的硅钢变压器是大势所趋。

有着国内近千亿台市场潜力的非晶电机在多远的未来？

图为会议现场

“非晶合金电机重点对应有高功率密度需求的中高频电机，市场容量将超过1000亿台以上，应用前景非常广阔。”

“非晶合金材料被国内外学者称作‘双绿色’软磁功能材料。”

“非晶合金永磁电机在高速高频场合具有显著优势和应用前景。”

“高速电机由于高转速使铁芯损耗、电枢铜耗和转子涡流损耗大幅增加，有效抑制手段包括采用高频低损耗的非晶合金铁芯等。”

…………

3月21日，在首届非晶电机技术发展与应用研讨会上，来自国内外相关领域的专家学者、企业代表围绕非晶电机技术发展与应用主题分析了非晶合金在电机应用中的独特优势，并剖析了其当前面临的技术问题成因，提出了解决问题的新思路、新方法，为非晶电机高质量发展助力。

01

用非晶合金制造的电机具有显著发展优势

根据已公开统计数据，电机用电量占社会所有用电量的50%，如果将所有电动机效率提高5%，则全年可节约电量达1806亿千瓦时。可以预见，电机增效降耗将带来巨大的社会效益和经济效益。而非晶合金作为一种新型软磁材料，具有优异的电磁性能(高磁导率、低损耗)。将非晶合金应用于电机铁芯来替代常规硅钢片材料，能够显著降低电机的铁耗，提高电机效率，节能效果显著，尤其对于铁耗占主要部分的高频电机应用场合，如电动车驱动电机、高速电主轴、航空发电机、舰船发电机和其他军事领域等，节能效果更好，具有广阔的应用前景。

会上，桂林电子科技大学教授唐成颖介绍，用非晶软磁材料作为铁芯材料制造的变压器比硅钢变压器空载节能60%～80%。其代替硅钢、坡莫合金和铁氧体等作为变压器铁芯、电机铁芯、电抗器、互感器、传感器等，可提高变压器效率、缩小体积、减轻重量、降低能耗。

沈阳工业大学教授佟文明在报告中也指出，目前，非晶电机产业化已取得初步进展。可见，我国同时具有非晶合金材料与稀土永磁材料的产业优势，发展非晶合金永磁电机符合国情，大有可为。他建议，非晶合金材料、非晶合金铁芯、高速高频永磁电机、控制系统技术和产业优势单位可联合开展攻关，推动非晶合金永磁电机发展。

除了自身具有电磁性能优势外，作为”双绿色”软磁功能材料的非晶合金在生态环保方面的表现也颇为亮眼。佟文明认为，非晶电机性能优越，尤其在“双碳”战略背景下有很好的应用前景。Unique Transformer Technologies Ltd.联合创始人Iftah Ries介绍，其公司生产的非晶电机较传统电机减重40%，在更高效率的同时损耗降低超50%。他表示，如果把所有电机换为非晶电机，那么每年在全球可节约144太瓦时，相当于5500万吨二氧化碳，生态环境改善将非常明显。

中科院院士、中科院物理研究所研究员汪卫华在这次会议上明确指出，非晶合金有可能是助力突破“卡脖子”难题的软磁材料之一。而在两年前的非晶合金产业发展新态势研讨会上，中科院院士、南京大学教授都有为介绍了应用非晶软磁材料的自旋芯片具有非易失性、抗辐射性、高集成度、高运算速度、低功耗、长寿命等优点，并明确表达了对非晶软磁材料发展前景的看好，足见其发展潜力。

会后，中电协非晶分会秘书长张华告诉《中国冶金报》，非晶合金电机产业通过多年探索，产业化取得一定进展。去年，国内有12家企业实现小批量供应，有约60万只非晶小电机在无人机、吸尘器、空气压缩机等领域得到应用。比亚迪、蔚来、长安等新能源汽车也在该领域建立相关研究部门。今年，新能源汽车（广汽埃安）发布非晶驱动电机，其优异性能引发业内广泛关注，极大地提振了产业发展信心。

“可以说，从专利布局、加工设备升级、多学科交叉及资本风投风向等角度看，非晶电机产业化已到‘临门一脚’，发展前景可期。”张华说道。

02

用于电机的非晶合金仍有难题需攻克

尽管非晶合金用于制造电机具有显著优势，但当前仍有需要重点关注的技术难题。

“在实践中，不是所有材料都能稳定形成非晶态。”汪卫华指出，非晶合金领域的“卡脖子”难题就是非晶形成能力（GFA），严重制约了非晶合金优异性能的发挥和应用。他同时也介绍道，通过原子制造可以实现非晶形成能力的稳定。

广东工业大学副校长王成勇指出，铁基非晶/纳米晶合金是电机转子/定子的理想材料，但存在明显的加工缺陷，如层压材料加工易产生毛刺和分层，表面质量差；热稳定性差，容易过度晶化；强度大、硬度高，刀具/工具磨损大等。

宁波海天驱动有限公司电机设计总监林井福明确指出，相比硅钢片，伺服电机用非晶合金材料需要在4方面提高。一是磁感偏低，导磁性能需要加强。虽然非晶合金铁耗为硅钢片的1/5～1/10，但磁感不够高，在高转矩输出时处于劣势，设计时磁路饱和程度不及硅钢片，需要提高磁感。二是加工困难、工艺成本高。非晶材料薄、硬、脆的物理性能导致其冲压加工困难、冲模磨损快，工艺成本高。三是磁滞伸缩系数大。非晶带材的磁滞伸缩系数是硅钢片的几倍，而且应力敏感；为保证磁性能，压紧力不宜过大，铁芯叠压系数低，相对硅钢片铁芯较为松散，易导致电机振动噪声偏大。高速电机转子表面用碳纤维或非导磁合金套筒以一定预紧力涨紧转子时，也会导致非晶材料磁性能的变化。四是目前暂无丰富、标准的材料B-H、B-P(多频率下)库，不利于电机设计工程师选型；暂无行业标准规范；上下游配套应用还不够成熟等。

同时，与会专家就非晶电机发展当前面临的问题提出了新思路，如是否可以利用冰冻辅助切削，降低切削温度，减少晶化？是否可以利用激光直接制造电机相关零件，实现铁基非晶电机装备全激光制造技术等，为破解发展难题提供了新解法。

在会议间隙，《中国冶金报》也了解到，目前硅钢片电机市场占有率呈压倒性态势，非晶电机仅占极少的一部分。不过，从长远看，随着非晶合金材料相关技术难题得到破解和逐步推广应用，现有硅钢片电机的市场地位将受到挑战。

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首届非晶电机技术发展与应用研讨会召开——

作为软磁材料的非晶合金进入重要发展机遇期

3月21日，由中国电器工业协会非晶合金材料应用分会（下称中电协非晶分会）主办的第1届非晶电机技术发展与应用研讨会在江苏盐城召开。此次研讨会围绕非晶合金材料制造技术、非晶电机相关技术研究与发展、非晶电机发展现状与未来展望等行业前沿热点进行了深入研讨。

江苏盐城亭湖区人民政府区长田海波，中科院院士、中科院物理研究所研究员汪卫华为会议致辞，亭湖区人民政府副区长钱成银介绍了当地投资环境，中电协非晶分会理事长王贵东、秘书长张华等出席会议。亭湖区新洋经济区管委会党工委书记杨志刚主持开幕式；杭州三相科技有限公司董事长、总经理、高级工程师郝鹤，浩亭(HARTING)技术集团创新科学家丁乐慧分别主持上、下午会议。

在致辞中，汪卫华指出，非晶合金有可能是助力突破“卡脖子”难题的软磁材料之一，目前进入了重要发展机遇期。他同时表示，要实现新材料的突破发展，需要政府支持，需要资本支持，需要产学研合作，也需要企业家来共同参与。

上午，汪卫华，台湾清华大学荣誉教授、知名热管理专家林唯耕（线上），广东工业大学副校长王成勇，中科院上海光学精密机械研究所研究员赵全忠，沈阳工业大学教授佟文明就非晶合金领域“卡脖子”难题如何破解、铁基非晶合金发展现状与趋势、非晶合金电机关键技术研究进展与应用情况等内容做专题报告。

下午，香港城市大学博士商颖慧，北京航空航天大学无人系统研究院研究员邢伟，林泉电机起发电机系统研发部专业副总工程、副部长施道龙，华传智感(上海)技术有限公司总工程师荆红民，Unique Transformer Technologies Ltd.联合创始人Iftah Ries（线上），郝鹤，宁波海天驱动有限公司电机设计总监林井福，宁波吉兆电气科技有限公司总经理、总工程师王晶，桂林电子科技大学教授唐成颖就高速电机应用情况和发展趋势、非晶电机产业化发展等内容做专题报告。

值得一提的是，此次研讨会备受业内外关注。张华介绍，参会的科研单位有42家，上市企业、央企有26家，外资企业有18家，知名新能源汽车企业有8家，投资公司有8家，参会人数达200余人。

图为会议现场

作者 | 赵萍

非晶合金的原子结构，拥有独特的排列方式，需怎样才能利用该优点

文 | 小鲤佳成

非晶合金是一种近年来备受关注的革命性材料，其独特的原子结构和优异的性能使其在科学、工程和工业领域得到广泛应用。

与传统的晶态材料相比，非晶合金具有无规则的原子排列结构，这意味着它们没有明确的晶格形态，从而赋予了其独特的特性和优势。

在传统晶态材料中，原子通常以一定的规则方式排列形成晶格结构，而非晶合金的原子则以非规则的方式紧密堆积在一起，这种无序结构赋予了非晶合金出色的力学性能和优异的物理特性。

非晶合金表现出较高的硬度、强度和弹性模量，同时具备良好的耐磨性和腐蚀抗性，使其在许多领域都有潜在的应用前景。

非晶合金的制备方法也与晶态材料有很大的不同。其中最常用的制备方法是快速凝固法，即通过快速冷却使合金成分迅速固化，阻止原子从有序结构转变为晶体结构。

熔融法和溅射法等也被用于合成非晶合金。这些制备方法为非晶合金的研究和应用提供了重要的技术基础。

非晶合金的发现和研究始于20世纪50年代，当时人们意外地发现一些合金在迅速冷却后呈现非晶态结构。

随着科学技术的进步，对非晶合金的研究逐渐深入，揭示了其独特的结构与性能之间的关联，目前，非晶合金已经成为材料科学领域的热门研究方向之一，并在航空航天、电子、能源、医疗和其他先进技术领域得到广泛应用。

然而，非晶合金的研究和应用还面临一些挑战，首先，非晶合金的制备过程较为复杂，需要精密的实验设备和高度控制的条件。

尽管非晶合金在低温和常温下表现出色，但在高温下的稳定性仍然是一个问题，这限制了其在一些高温环境下的应用。

非晶合金作为一种新兴材料，具有巨大的潜力，随着技术的进步和对其理解的深入，相信非晶合金将在未来发展中展现出更多的惊人性能，并为人类社会带来更多的创新与进步。

非晶合金的独特结构和成分是其引人注目的特点之一，与传统的晶态材料不同，非晶合金的原子排列方式没有明确的晶格形态，呈现出无规则的结构。

这种无序结构是由快速凝固法等制备方法导致的，其中包含了多种合金化元素，每个元素在非晶合金中起着不同的作用。

在晶态材料中，原子通常以一定的规则方式排列，形成高度有序的晶格结构，然而，在非晶合金中，原子在快速凝固的过程中没有足够的时间来形成有序的结构，从而呈现出无规则的紧密堆积，这种原子排列方式被称为非晶态结构，也被称为无定形或非晶态。

尽管非晶合金的整体结构是无规则的，但它们通常会表现出短程有序性和中程有序性，短程有序性指的是在非晶合金中存在小范围的有序结构，即在局部区域内，原子会排列成某种规律的结构。

中程有序性指的是在更大范围内，原子也可能表现出某种程度的有序排列，这种短程和中程有序性对非晶合金的性能和特性产生重要影响。

非晶合金中通常包含多种合金化元素，这些元素在合金中扮演着不同的角色，其中一些元素被称为形成元素，它们促进非晶合金的形成和稳定性。

而另一些元素被称为调节元素，它们可以调节非晶合金的结构和性能，合金化元素的添加使得非晶合金在一定程度上可以定制和优化，以满足不同应用领域的需求。

非晶合金的结构和成分是其出色性能的基础，无规则的原子排列赋予了非晶合金卓越的硬度和强度，使其在高强度和轻量化要求的领域有着广泛应用，如航空航天和汽车工业，非晶合金还具备优异的弹性特性，使其在弹簧和传感器等领域得到应用。

快速凝固法是制备非晶合金最常用的方法之一，该方法利用高速冷却将合金熔体迅速凝固为非晶态结构，防止原子有足够的时间重新排列形成有序的晶格结构，通过快速冷却，可以制备出具有高度无序结构和优异性能的非晶合金。

一种常见的快速凝固方法是快速凝固冷却（Rapid Solidification Quenching），即将合金液体迅速淬灭到液体线以下，使其形成非晶态，另一种方法是利用快速凝固技术将薄带或薄片从高温到室温快速冷却，得到具有非晶态结构的带材或片材。

熔融法也是一种常见的非晶合金制备方法，它适用于制备带状非晶合金材料，在这种方法中，合金原料被加热至液态状态，然后通过高速旋转的冷却轮或滚筒，使液态合金迅速冷却并凝固成带状非晶态结构。

该方法可以高效制备出具有优异性能的非晶合金带材，广泛应用于传感器、磁性材料等领域。

溅射法是一种薄膜制备技术，也可以用于制备非晶合金材料，在溅射法中，将目标材料置于真空室中，并使用高能粒子（如离子或电子）轰击目标表面，使其表面原子逸出并沉积在基底上。，通过调节制备条件，可以得到非晶态结构的薄膜，广泛应用于电子器件和光学材料。

值得注意的是，虽然快速凝固法是最常用的非晶合金制备方法，但其他方法也具有其独特的优势和适用范围。

制备非晶合金材料需要高度精密的实验设备和严格的制备条件，以确保得到高质量的非晶合金样品。

随着技术的不断发展，研究人员还在探索新的非晶合金制备方法，如激光熔凝法、机械合金化法等，这些新方法有望进一步提高非晶合金的制备效率和性能，推动非晶合金材料在更广泛领域的应用。

高硬度和强度：非晶合金具有高硬度和强度，这是由其无规则的原子排列方式所决定的，相比传统的晶态材料，非晶合金的原子之间没有明确的晶界，因此在受力时更难发生滑移和位错，使其表现出更高的硬度和强度。

优异的弹性模量：非晶合金表现出较高的弹性模量，这意味着它们在受力后能够较好地恢复原状，具有优异的弹性特性，这种特点使得非晶合金在弹簧和振动控制器等领域得到广泛应用。

良好的耐腐蚀性：非晶合金的无规则结构使其表面没有晶界，从而减少了腐蚀的容易发生，因此，非晶合金通常表现出良好的耐腐蚀性，适用于一些要求高耐蚀性的工程和化学领域。

优异的软磁性能：一些非晶合金表现出出色的软磁性能，即具有较低的磁滞损耗和高的磁导率，这使得非晶合金在制造高效电感器件和变压器等磁性材料方面具有潜在应用。

高温稳定性：虽然非晶合金在低温和常温下表现出色，但其高温稳定性仍然是一个挑战，在高温下，非晶合金可能发生晶化转变，从而失去其无规则结构和优异性能，因此，对于高温应用，需要对非晶合金进行合理的合金设计和优化。

低初始磁滞：非晶合金通常表现出低初始磁滞，这意味着它们在外部磁场作用下更容易实现磁化和去磁化，从而在电力传输和电磁设备方面具有潜在优势。

高韧性：非晶合金由于其无晶界的结构，具有较高的韧性和抗断裂性，这使得它们在高强度和抗冲击的应用中表现出色。

非晶合金被广泛应用于电子和信息技术领域。由于其优异的软磁性能和低磁滞损耗，非晶合金常用于制造高效电感器件、变压器、传感器和高频电感等元件，此外，非晶合金还可用于制备高密度的磁存储材料，如硬盘驱动器的磁头。

非晶合金在能源领域有着广泛的应用前景，由于其高硬度和强度，非晶合金被用于制造高效率的永磁体，如用于风力发电机和电动车辆的永磁发电机，此外，非晶合金还被用于制造高效的磁性换热材料，用于改进冷却系统和提高能源利用效率。

在航空航天领域，非晶合金的高硬度、强度和优异的弹性模量使其成为制造高性能航空部件的理想材料，例如，非晶合金可以用于制造高强度的飞机结构、涡轮引擎叶片和航天器零件等。

非晶合金的高硬度和强度使其在制造业和工程领域得到广泛应用，它可以用于制造高强度的刀具、模具和机械零件，以提高加工效率和降低成本。

由于非晶合金的高温稳定性和优异的软磁性能，它在环境和节能领域也有着潜在的应用，例如，非晶合金可以用于制造高效的电磁感应加热设备，用于清洁和环保的能源生产过程。

新型合金设计：随着对非晶合金结构和性能的深入了解，我们可以通过新型合金设计和优化，实现更多新奇的非晶合金材料。

通过添加不同的合金化元素，调控原子结构和性质，可以实现更广泛的应用领域，满足不同行业的需求。

高温稳定性改进：目前，非晶合金在高温条件下的稳定性仍然是一个挑战，未来的研究重点之一将是改进非晶合金的高温稳定性，通过合金设计和制备工艺的优化，使其在更高温度范围内保持优异性能。

多功能性应用：随着对非晶合金性能的深入了解，我们可以将其应用于更多领域，实现多功能性应用，例如，将非晶合金与其他材料结合，开发出具有复合性能的新材料，以拓展其在不同领域的应用。

绿色和环保应用：非晶合金的高能效、高稳定性和耐腐蚀性使其在环保和绿色能源领域具有巨大潜力，未来，我们可以期待在可再生能源、环境保护和清洁生产等方面看到非晶合金的广泛应用。

工业化和商业化：随着对非晶合金制备技术的不断改进和成本的降低，非晶合金将逐渐实现工业化和商业化，这将促进其大规模应用，为工程和制造业带来更多创新和效益。

未来，我们可以期待将非晶合金与先进技术相结合，实现智能化和自适应材料的发展，例如，利用非晶合金的形状记忆特性和感应性能，开发出具有自愈合、自修复能力的新材料。

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