稀土永磁无铁芯电机

稀土永磁无铁芯电机是一个重大创新，技术上实现了“三大”突破，一是与传统径向磁场结构设计相比，采用了轴向磁场结构设计，大幅度提高功率密度和转矩体积比。二是采用新型绕制工艺、高压精密压铸成型及高分子材料，有效降低绕组铜损。三是不使用硅钢片作为定、转子铁芯材料，消除了磁阻尼及铁损，降低了驱动功率，减少了铁损发热源。

国家发改委环资司司长赵家荣说，稀土永磁无铁芯电机发展前景广阔。据初步测算，如果新增电机中有三分之一用这种新型产品替代，每年可节电近500亿千瓦时，节约硅钢片50万吨、铜2万吨，可创造近百亿元的产值，经济效益和社会效益十分可观。因此，国家发改委将会同有关部门从组织应用示范、财政补贴推广、创新推广机制等方面做好推广工作。

和传统电机相比，稀土永磁无铁芯电机具有“四大”性能优势：一是高效节能。电机功率因数高，无铁损、无磁阻尼，效率得到较大的提高。用户实际应用证明，采用该技术的1.5千瓦和3千瓦柴油电站，与传统发电机相比，节油率达40%。二是轻便节材。体积小，重量只有传统电机的几分之一。可节约80%的钢材，100%的硅钢片，50%的铜材。三是调速性好。电机转速与电源频率保持恒定，可简化变频调速控制系统，调速范围宽，精度高；易制成多极、低速大功率电机，可取消齿轮箱、皮带轮等传动系统，实现直接驱动。四是可靠性强。电机运行温升低，电机绕组采用高分子材料精密绝缘封装技术，环境适应性好，运行可靠。稀土永磁无铁芯电机与传统电机相比，节能节材、性能优异；与目前先进的稀土永磁电机相比，效率更高、重量更轻、稳定性更好。 无铁芯电机的不足之处：1、由于电机没有铁芯，导致磁路的磁阻增加，要产生同样强度的磁场，需要更强的磁铁，导致成本上升；2、无铁芯电机高速有优势 电机的损耗包括电磁损耗和机械损耗两部分，电磁损耗又包括铜损和铁损。电机的铁损与转速的平方成正比，高速时铁损大。所以，无铁芯电机高速有优势，中低速没有优势。国内首创达到国际先进水平具有与一般异步电动机相同的结构便于安装、起动力矩大、过载能力强、效率高、功率因数高、运行稳定、低噪音、维护简单、性能优良。RWDQTNM电机采用了F级绝缘，防护等级为IP54，温升达150°仍可正常工作。RWDQTNM电动机与其它电动机比较起动力矩大，转矩倍数可达到3.8倍。起动电流降低，对电网冲击小。RWDQTNM电动机转子采用特殊材料锻铸加工而成，为实芯高强度刚性结构，力学结构合理，永不变形，不会出现扫膛现象；它既是磁路的铁芯部分又兼作电路的绕组，二者合为一体，效率高性能稳定。RWDQTNM电机转子的腔体容量充分，可嵌入足量的磁场能量，保证电机效率远高于其他产品。转子的磁场镶嵌在腔体内，更换磁场时打开腔体即可更换，维修十分方便。磁场镶嵌在隔磁材料组成的腔体内与外界不导通，没有退磁现象，能保证电机长期高效稳定运转。RWDQTNM稀土永磁同步电机的额定功率因数设计在0.98左右，轻载时还高于此值。经过几年的应用及现场测试，节电效果远高于其他电动机，各行业应用平均节电率在8%以上，对于象石油系统采油机械负荷频繁变化的特殊工况，平均节电率在18%以上。

目前，我国拥有自主知识产权的稀土永磁无铁芯电机研发和产业化水平居世界前列。在应对国际金融危机和全球气候变化的大背景下，无论从当前还是长远考虑，都应抓住机遇，加大推广力度，尽快做大做强。

根据李克强副总理和委领导的批示精神，下一步，我们将会同有关部门从以下几个方面做好推广工作。一是加强规划指导。二是组织应用示范。三是财政补贴推广。四是创新推广机制。五是加强基础工作。六是做好推广宣传。

同时，要充分发挥市场机制作用，做大做强产业。生产企业要不断增强自主创新能力，包括人才、研发、检测能力等，继续加大技术研发力度，完善产品型号系列；加快适用于风机、水泵、压缩机等量大面广的工业通用设备，以及电动汽车、风力发电机等中大功率电机，适用于智能机器人（300024）、数控机床等高科技设备的伺服电机的产业化步伐，尽快形成产业规模；强化生产质量控制，保证产品质量；创新市场营销模式和提高售后服务水平；重视知识产权保护，为该技术和产品的大面积推广应用创造良好的条件。2100433B

稀土永磁无铁芯电机是一种全新产品，市场正处于培育之中，推广应用还面临不少困难。一是社会认知度不高。大多数用户对该技术不了解，对产品的工作原理、应用效果、可靠性还持怀疑态度。二是标准规范滞后。

我国在永磁电机方面的标准十分匮乏，稀土永磁无铁芯电机方面更是空白，严重影响了该类型电机的产品选型、性能评估、质量检测等，制约了产品的推广应用。三是产业化程度还有待提高。目前，小功率的稀土永磁无铁芯电机已批量生产，在小型风力发电、柴油发电、电动工具方面得到了推广使用。但在中、大功率电机上还处于示范阶段。四是缺乏政策激励。高效节能电机存在初始成本高、信息不对称等市场障碍，需要国家出台相关激励政策撬动市场、培育产业。

深圳，一群发明家、企业家坚持不懈，十几年如一日，终于研制出了稀土永磁无铁芯电机，把我国的电机技术推向了世界的前沿。

高效节能电机横空出世 2009年9月25日，在深圳安托山特种机电公司所在的沙井工业园里，一群专家学者面色凝重。他们都是中国电机领域的权威专家，此行是在国家发改委环资司的组织下，对安托山公司的稀土永磁无铁芯电机进行审查论证。

高效节能电机横空出世

专家们走进工厂的产品展示中心和实验现场，当看到一项项技术参数和实验数据时，顿时为它惊讶、折服和赞叹：

——高效节电。新型电机无铁损、无磁阻尼，效率得到极大提高。工业锯床现场试验表明，与传统电机的传统系统（感应电机带齿轮传动）相比，在工作工况下系统可节电30%。用户实际应用证明，采用该技术的1．5千瓦和3千瓦柴油电站，与传统发电机相比，节油率达40%。

——轻便节材。新型电机突破了传统电机定子必须具有的铁芯结构，实现了定子无铁芯化，因此体积小，重量只有传统电机的几分之一。可节约80%的钢材，100%的硅钢片，50%的铜材。

——可靠性高。新型电机无励磁、无刷、无铁芯，提高了绝缘性能，防水、防潮、防尘，运行可靠，温升低，提高了极端条件下的环境适应性，传统电机抗破坏性实验一般为500小时，该电机高达5000小时以上。

专家组给出的论证意见是：“该公司研发的稀土永磁无铁芯高效节能电机具有全新的技术结构，实现了电机无铁芯化设计的重大突破，在电机设计及相关性能方面达到先进水平，是重大的技术创新。该技术发展前景广阔，对我国节能减排具有重要的意义。”

苦干创造出来的奇迹 安托山公司副董事长、技术发明人郭栋梁，1962年出生，自小酷爱无线电和电子技术。1995年郭栋梁在试验电动自行车的过程中，觉得当时能找到的驱动电机都不尽如人意。主要原因是电机都存在严重的铁损，也就是说由硅钢片制成的定子虽然能够增强磁场，但本身却要消耗很多电能，发热严重，效率大受影响。

苦干创造出来的奇迹

“如果能把电机中最重、发热量最大的铁芯拿掉，那会产生什么样的结果？”郭栋梁脑海中的一闪灵光，无意中替他指明了未来的研发方向。

事实上，19世纪人类最早制造的原始电机就是无铁芯的。后来人们在应用过程中发现天然磁石的磁场密度有限，无法使用，因此才改用电磁铁替代。事物总是螺旋式上升，可以说，无铁芯电机是电机技术的一种革命性回归。

郭栋梁一头扎进了电机的浩瀚世界。1997年他毅然南下深圳。“深圳是人人向往的特区，对新技术很敏感，容易找到投资。”

1998年，在投资者的资助下，稀土永磁无铁芯电机的原理样机问世。2000年，郭栋梁组建了专门的研究所，带领一支团队，在深圳梧桐山脚下租下一处场地，夜以继日地研发。

“岁月不居，天道酬勤”。到2007年，稀土永磁无铁芯技术基本成熟，获得3项国家发明专利，以及20多项实用新型专利……

齐心协力共创未来 深圳市安托山投资发展有限公司是一家有着11年发展历程的企业，总资产20多亿元。2007年，该公司相中了郭栋梁的稀土永磁无铁芯技术，决定成立安托山特种机电有限公司，专门从事稀土永磁无铁芯电机的研发生产。

齐心协力共创未来

安托山公司规划设计40条、日产40万台不同功率电机的自动化生产线，现已建成56万平方米的厂房，投入3亿元建成3条无铁芯电机自动化生产线和4条军用柴油电站生产线，各类数控加工设备300多台（套），4条高速贴片电子生产线、2条波峰焊生产线、1条模具加工生产线和先进、配套的检测设备。

2007年，解放军总后勤部有关部门获悉稀土永磁无铁芯电机研制成功后，就积极推广使用该项新技术。在总后勤部主要领导的积极推动下，2007年至2009年，安托山公司连续3年获邀参加总后勤部在北京举行的资源节约新技术新产品成果展。“社会各界在震撼中看到了中国电机行业技术革命的曙光。”中国工程院院士蔡鹤皋如是说。目前，解放军总后勤部已率先引进和开始使用该项产品和技术，成为推广应用新型高效电机的“急先锋”。

稀土永磁无铁芯电机也引起国家发改委的高度重视。2009年8月、9月，国家发改委环资司先后两次组织专家赴深圳安托山公司进行实地调研和论证审查，结果专家们一致认为稀土永磁无铁芯电机是一项重大技术创新。11月，国家发改委在深圳召开稀土永磁无铁芯电机现场推广会，向社会各界广泛推介这项重大的技术。2100433B

（一）重大节能技术与装备产业化工程。

围绕应用面广、节能潜力大的锅炉窑炉、电机系统、余热余压利用等重点领域，通过重大技术和装备产业化示范、规模化应用等，形成10-15个大型流化床锅炉、粉煤气化、蓄热式燃烧、高效换热器等以高效燃烧和换热技术为特色的制造基地；15-20个稀土永磁无铁芯电机、高压变频控制、无功补偿等高效电机及其控制系统产业化基地；5-10个低品位余热发电、中低浓度煤层气利用等余热余能利用装备制造基地。到2015年，高效节能技术与装备市场占有率由不足5%提高到30%左右，产值达到5000亿元。

（二）半导体照明产业化及应用工程。

整合现有资源，提高产业集中度，实现半导体照明技术与装备产业化。培育10-15家掌握核心技术、拥有较多自主知识产权和知名品牌的龙头企业；关键生产装备、重要原材料实现国产化，高端应用产品达到世界先进水平，建立具有国际先进水平的检测平台，建成一批产业链完善、创新能力强、特色鲜明的半导体照明新兴产业集聚区。逐步推广半导体照明产品。到2015年，通用照明产品市场占有率达到20%左右，液晶背光源达到70%以上，景观装饰产品达到80%以上，半导体照明产业产值达到4500亿元，年节电600亿千瓦时，形成具有国际竞争力的半导体照明产业。

（三）“城市矿产”示范工程。

建设50个国家“城市矿产”示范基地，支持回收体系、资源再生利用产业化、污染治理设施和服务平台建设，推动废弃机电设备、电线电缆、家电、汽车、手机、铅酸电池、塑料、橡胶等再生资源的循环利用、规模利用和高值利用。到2015年，形成资源再生利用能力2500万吨，其中再生铜200万吨、再生铝250万吨、废钢1000多万吨、黄金10吨，实现产值4300亿元。

（四）再制造产业化工程。

支持汽车零部件、工程机械、机床等再制造，完善可再制造旧件回收体系，重点支持建立5-10个国家级再制造产业集聚区和一批重大示范项目。到2015年，实现再制造发动机80万台，变速箱、起动机、发电机等800万件，工程机械、矿山机械、农用机械等20万台套，再制造产业产值达到500亿元。

（五）产业废物资源化利用工程。

以共伴生矿产资源回收利用、尾矿稀有金属分选和回收、大宗固体废物大掺量高附加值利用为重点，推动资源综合利用基地建设，鼓励产业集聚，形成以示范基地和龙头企业为依托的发展格局。以铁矿、铜矿、金矿、钒矿、铅锌矿、钨矿为重点，推进共伴生矿产资源和尾矿综合利用；推进建筑废物和道路沥青再生利用。到2015年，新增固体废物综合利用能力约4亿吨，产值达1500亿元。

（六）重大环保技术装备及产品产业化示范工程。

推动重金属污染防治、污泥处理处置、挥发性有机物治理、畜禽养殖清洁生产等核心技术产业化；重点示范膜生物反应器（MBR）、垃圾焚烧及烟气处理、烟气脱硫脱硝等先进技术装备及能源、农业等行业清洁生产重大技术装备；推广城镇生活污水脱氮除磷深度处理设备、300兆瓦及以上燃煤电厂烟气脱硝技术装备、600兆瓦及以上燃煤电厂烟气脱硫及布袋或电袋复合除尘设备和高效垃圾焚烧炉等重大装备。拥有高性能膜、脱硝催化剂纳米级二氧化钛载体、高效滤料等污染控制材料生产的相关知识产权。到2015年，环保装备产值超过5000亿元，环保材料产值超过1000亿元，环保关键材料基本实现产业化，形成5－10个环保产业集聚区、10－15个环保技术及装备产业化基地。

（七）海水淡化产业基地建设工程。

培育由工程设计和装备制造企业、研究单位、大学、相关原材料生产企业等共同参与，集研发、孵化、生产、集成、检验检测和工程技术服务于一体的海水淡化产业基地。到2015年，建成2-3个国家级海水淡化产业化基地，关键技术与装备、相关材料研发和制造能力达到国际先进水平，海水淡化产能达到220万-260万吨/日，海水淡化及相关产业产值500亿元。

（八）节能环保服务业培育工程。

大力推行合同能源管理，到2015年，力争专业化节能服务公司发展到2000多家，其中年产值超过10亿元的节能服务公司约20家，节能服务业总产值突破3000亿元，累计实现节能能力6000万吨标准煤。建立全方位环保服务体系。积极培育具有系统设计、设备成套、工程施工、调试运行和维护管理一条龙服务能力的总承包公司，大力推进环保设施专业化、社会化运营，扶持环境咨询服务企业。到2015年，环保服务业产值超过5000亿元，其中年产值超过10亿元的企业超过50家，城镇污水垃圾处理及电力行业烟气脱硫脱硝等领域专业化、社会化服务占全行业的比例大幅提高。