磁性材料及技术在现代能源中的应用.doc

磁性材料与技术在现代能源中的应用
1   引言
能源是人类社会发展的物展基础,没有能源人类是无法生存的。所谓能源,就是人类取得能量的来源,它分为1次能源——经开采或收集后未经任何改变或转换的能源,如原煤、原油、河流的水等;2次能源——经过加工转换后获得的1次能源,如油料、电力、沼气、核能等;终端能源——1次、2次能源经过输送、储存和分配,供给用户使用的能源,如用于炊事、照明、运输的热能和电能等。
现在,能源危机是1个世界性的问题。由于目前人类的90%以上工业性能源是来自煤、石油、天然气等天然资源,它们是用之有竭的。所以节约能源、开发新能源就显得十分重要,磁性技术在其中担当着重要的角色,也是确保人类可持续发展的有效措施之一。
2   磁性技术在节约能源方面的应用
节能的永磁材料
    降低现有磁性材料的损耗,研发更低损耗的新材料,便可以在使用磁性材料的各种电机和电器中节约能源。例如,用永磁体代替电流在空间形成1个静磁场(如永磁电机中的定子磁场或转子磁场,扬声器和仪器仪表中的气隙磁场等),这样,不但节省了电能,降低了温度,而且省去1部分电源及控制系统、冷却系统。利用没有励磁线圈的铁芯,不发热的稀土永磁电机来代替常用电动机,可缩小体积,减轻重量,提高效率。如在汽车中用永磁电机替代传统的电机,可使体积和重量减小40%~70%,效率提高50%以上,并可节省铜材和电力。将电气设备中大量使用的电磁开关、电磁阀的电磁铁换成永磁体,可节电90%以上。
在人类活动中,大量的能源消耗在克服摩擦力的做功上。利用永磁体之间的排斥力和吸引力,做成各种磁悬浮系统,如果再将系统中的空气抽出,则摩擦力几乎按近于零。例如,利用磁悬浮原理制成新型磁轴承,其能源可降低90%以上,转速可达每分钟几十万转。又如,应用磁耦合的齿轮传动机构,可以做到不啮而合,隔而不断,从而大量节约能源。再如,有1种在100大气压高压室内工作的机构,仅用以克服从动轴与高压室壁间所设置的轴封摩擦即要消耗25kW的功率,如应用磁耦合减速器,用1kW电动机便可操纵高压室内的机构工作。同时,磁性轴承和磁性传动器均无需直接接触,不必润滑,没有污染。
用永磁体在空间建立1个磁场,除了在制作该永磁体时消耗一定能源外,长期使用过程中不再另外消耗能源,显然,利用永磁体能够取得节约资源、节省能源的显著效果。
奇特的非晶态磁性合金
非晶态磁性合金就是磁性玻璃。这种非晶态合金材料是将熔融的金属用每秒近100万℃的超急冷方法直接喷在高速旋转的风轮上,使熔化的液态合金立即凝固成薄带,来不及结晶而形成非晶态。
非晶态合金具有铁芯损耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等特点。在漏电保护器、电感滤波器、电力配电变压器和开关电源等方面已获得广泛应用。,所以铁芯的占空系数较小,~,其铁芯损耗也仅为硅钢片的1/3,用作变压器铁芯,不但具有优良的高频电磁性能,而且与常规产品相比,体积可缩小30%,总能量损耗减少40%~60%。据资料显示,由于铁芯发热,日本每年要损耗60亿度电,相当于2000亿日元的价值。据估计,我国变压器的总损耗占系统发电量的10%左右,损耗每降低1%,每年可节约上百亿度电,其节能效果十分显著。
磁性节能器