近年美國能源部埃姆斯國家實驗室(Ames National Laboratory)開發出一種新材料可能會減少或替代永磁體中之稀土元素[1]。研究團隊表示,由於鈰是一種含量非常豐富且容易提煉的稀土金屬,為此開發一種無重稀土元素(Heavy Rare Earth Element-Free, HREE-Free)的鈰鈷化合物,分別為CeCo3和 CeCo5,有機會降低釹(Nd)、鏑(Dy)的用量。以CeCo3為例,添入合金可從順磁體(paramagnet)轉變為鐵磁體(ferromagnet),再加入鎂金屬即可轉變成永久磁鐵,有助緩解釹(Nd)、鏑(Dy)等稀土供應的挑戰;但其性能尚不如稀土磁鐵,現在仍無法取代釹鐵硼強力永久磁鐵,不過已經可替代一些較低階的磁鐵,逐漸減少稀土的含量。
稀土替代技術
用於電動汽車驅動用的馬達,常因啟動、超車等加速性能而要求馬達能夠提供暫態的峰值轉矩,此時電動汽車用之永久磁鐵式旋轉電機,為了產生該峰值轉矩而將轉子的永久磁鐵採用磁能積較大的稀土類磁鐵,該稀土類磁鐵常常為了耐受高溫環境而添加了重稀土元素鏑(Dy)。鏑(Dy)雖具有高的矯頑磁場強度而有助於穩定永磁體,但鏑資源枯竭的風險高,為了回避此風險而有必要考慮易於獲取的無稀土永久磁鐵材料,使得新型無稀土永磁的研究與開發成為磁性材料領域的研究熱點,生產不使用稀土之永磁同步馬達的需求也日益增加,包括豐田汽車(Toyota Motor Corp)、日產汽車(Nissan Motor Co)、BMW和福斯汽車(Volkswagen AG)等汽車大廠都正在探索基於環保和可用材料的無稀土永磁體技術。
以鐵氧體(Ferrite)為例,日本電裝(Denso Corp.)於2013年申請美國專利US9006949B2(主張最早優先權日2012年2月13日,申請號:特願2012-027910),涉及用於混合電動車且具有雙定子結構的雙定子同步馬達,該雙定子同步馬達因使用鐵氧體磁體代替稀土磁體,有效地提供一種能夠在不使用任何稀土磁體或使用少量稀土磁體的情況下仍然能夠產生高輸出扭矩的雙定子同步馬達[2]。又,2014年發表一篇期刊,涉及一種用於電動車應用之新型多氣隙槽形線圈馬達(multi air gap motor with trench-shaped coil)。與傳統的單氣隙馬達相比,新型多氣隙槽形線圈馬達在不含稀土磁體的情況下仍具有高扭矩,因為它具有多個氣隙和鐵氧體永磁體輔助分段轉子磁極[3]。從該專利及期刊可看出日本電裝(Denso Corp.)正在研究發展一種兼及無稀土磁體的低成本和高扭矩馬達的可能性。
以MnBi基永磁體為例,豐田汽車旗下北美事業公司(Toyota Motor Engineering & Manufacturing, North America, Inc.,簡稱TEMA)申請美國專利US10410773B2,該專利涉及錳鉍(MnBi)奈米粒子的合成和退火,具體而言,係關於一種用以製備具有5至200nm粒徑的MnBi奈米粒子的濕化學方法,當在0 到3 T的場中以550到600K退火時,該奈米粒子表現出大約1 T的矯頑力,且適合用作永磁材料[4]。圖1左側顯示鐵磁性MnBi存在於MnBi相圖的所謂「低溫相」區域中,在它的上方存在所謂「高溫相」,且該高溫相顯示出反鐵磁性行為。圖1右側顯示當將該濕式合成MnBi奈米粒子加熱至800K的溫度時,誘發從鐵磁性低溫相至反鐵磁性高溫相的變化。
整體而言,使用無稀土方案來降低永磁電機的成本,同時又能保持電機效率不減為技術上的目標。就無稀土永磁技術的專利權人中發現,Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc.的專利技術表現最為亮眼,其次為Ford Global Technologies, LLC,展現其對無稀土永磁電機技術投入豐富的資源及技術研發能力,也嗅覺出日、美汽車大廠企圖擺脫對中國稀土依賴的決心[7]。
Scott McMahan, New Materials May Reduce or Replace Rare-Earth Elements in Strong Permanent Magnets, 2019 April 3, https://eepower.com/news/new-materials-may-reduce-or-replace-rare-earth-elements-in-strongest-permanent-magnets/
US9006949B2, Synchronous motor, Denso Corporation, Patent issueed on 2015 April 14.
Keiji KONDO, Takeo MAEKAWA and Shin KUSASE, 2014, A New Multi Air Gap Motor with Trench Shaped Coil for HEV Applications, 論文7 (denso.com)
US10410773B2, Synthesis and annealing of manganese bismuth nanoparticles, Patent issued on 2019 September 10.
Bob Yirka, Mahle developing magnet-free electric motor that does not require rare earth elements, 2021 May 18, https://techxplore.com/news/2021-05-mahle-magnet-free-electric-motor-require.html
克羅埃西亞共和國(Republic of Croatia,通稱克羅埃西亞)位於東南歐、地中海和巴爾幹半島交會處,為一單一議會共和制國家,領土面積為56,538平方公里,首都與最大城市為札格瑞布 (Zagreb)。2021年7月時克羅埃西亞人口之估算值為420.8萬人,大部分為克羅埃西亞人。克羅埃西亞為前「南斯拉夫聯邦」一員,後因南斯拉夫共產政權瓦解,克羅埃西亞於1991年6月獨立。後經10年的申請程序,克羅埃西亞終於在2013年7月1日加入歐盟;並於2023年1月1日正式進入歐元區,告別舊貨幣庫納,改用歐元,成為第20個使用歐元的成員國。克國同時也加入歐洲申根區,成為第27個申根區國家。
克國2021年吸引外國人直接投資(Foreign Direct Investment, FDI)37億7,650萬歐元;自1993年至2021年,克國累計吸引外資388.79億歐元。截至2021年底,克國前5大投資來源國依次為荷蘭(16.55%)、奧地利(13.10%)、盧森堡(11.03%)、德國(10.13%)、義大利(9.51%);前5大外國人投資產業分別為金融服務(25.28%)、批發零售業(15.38%)不動產服務及投資(6.72%)、通訊業(4.81%)、旅館住宿業(4.24%)。
克羅埃西亞國家智慧財產局(The State Intellectual Property Office of the Republic of Croatia,SIPO Croatia)是負責保護克國智慧財產權領域的國家行政機構。SIPO負責執行授予工業產權(專利、商標、工業品外觀設計、地理標誌和原產地名稱、半導體產品圖譜)的程序,並開展相關的專業及立法活動,包括著作權及相關權益。
•老外說Your idea has legs. 不是說你的想法有腳! 在行銷會議上,Mark向外國老闆提到一個新的idea,Mark興致勃勃,說得很起勁。老闆說:Your idea has legs. Mark低頭看了一看自己的腿,Idea有腿?是甚麼意思?難道是說這想法不可靠,稍縱即逝?還是指畫蛇添足,沒事找事?老闆究竟是讚許,還是批評?
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