电动机材料的技术动向
如前所述，为减少汽车的CO2排放量，普及混合动力车和电动汽车是不可或缺的。近年来，各汽车制造商已把混合动力车和电动汽车作为批量生产的汽车进行销售。在日产汽车中，以2010年开始销售的“日产Leaf”和“风雅混合动力车”为起始，拉开了这些电动车辆普及的序幕，与电动动力系统相关的技术开发起着重要的作用。
“日产Leaf”小幅改进前后的装置由供电模块（PDM）、变频器、发动机和减速机构成。将以往设置在车辆后方的充电器移到车辆前方的发动机位置，并将DC/DC转换器搭载在变频器的上方作为PDM，由此，可使整个装置更加紧凑、轻量。
为加速电动汽车和
混合动力车的普及，要求降低成本，延长一次充电的行驶距离或降低燃耗。尤其是，作为构成上述电动动力系统重要部件的发动机所使用的磁性材料对降低成本和提高能源效率有很大的影响，因此进行了广泛的开发。
减少永磁材料的镝（Dy）使用量。对于作为电动动力系统驱动源的电动机，要求小型化、输出功率高，因此采用了永磁体嵌入式同步电动机（以下称“IPM电动机”）。转子部件采用作为高性能永磁材料的NdFeB磁铁，该材料的性能对提高电动机性能有很大的帮助。
电动汽车动力系统所用的电机由于线圈铜损和铁芯损耗等产生的热量会使磁铁暴露在高温中。因此，要求NdFeB磁铁要具有高的耐热性，但由于NdFeB化合物本身的耐热性并不高，为提高耐热性，一般是添加Dy。由于NdFeB磁铁所使用温度区域的不同，有时Dy的添加量会接近10wt%，而且与其他用途相比，装载磁铁量多的电动动力系统电机存在着Dy使用量增多的趋势。但是，Dy资源很大程度上依赖中国南部开采的离子吸附型稀土矿的供给。
基于这种背景，日本加快了在NdFeB磁铁中减少Dy添加量的技术开发，各磁铁生产商积极开发不会降低磁铁性能的晶间扩散技术作为减少Dy使用量的技术。最近，晶间扩散技术在电动汽车和混合动力车应用的趋势也不断加大。采用晶间扩散技术生产的磁铁可减少Dy的使用量40%，这种磁铁已于2012年11月应用到日产Leaf纯电动汽车中。
晶间扩散技术是在把磁铁加工成板状产品后，使Dy从磁铁表面沿晶界扩散到磁铁内部的技术。它可使Dy在晶界附近有效浓缩。如果采用以往的技术，由于Dy是在原料合金熔炼阶段就添加，因此在烧结后的磁铁产品中，Dy会均匀分布在晶粒内。但是，由于存在于晶粒附近的Dy可有效提高耐热性，因此通过晶间扩散，可使Dy在晶界附近形成浓缩状态，由此，可以减少为获得与以往相同的耐热性所需的晶粒内的Dy的数量。另外，由于减少了晶粒内的Dy数量，还能有效提高磁通密度，并提高电机的输出功率。
另一方面，作为有效减少Dy添加量的技术，还研究了NdFeB磁铁晶粒细化的技术。NdFeB磁铁一般是在把原料粉碎到5μm左右的平均粒度后通过烧结而制成的。但是，众所周知，如果把原料进一步粉碎，并使烧结后的晶粒细化，即使不依赖Dy，也可提高耐热性。要使粉碎的粒度进一步细小，粉碎方法和抑制粉末的氧化是一个课题。如果采用以往的粉碎工艺，原料的粉碎细化有限。因此，提出了一种采用新型低氧化工艺的烧结体制作方法，它不使用氦气循环式超细粉碎机和压制法。
目前，减少Dy使用量的技术已取得了进展，Dy价格已开始回落。但是，与2010年以前相比，Dy的价格还是走高。今后，如果要进一步普及环保型汽车，Dy的需求量还会进一步增加。
减小电机铁芯损耗，提高电机效率的技术。减小电机的电力消耗与延长电动汽车的行驶距离和降低混合动力车燃耗有关。在城市道路行驶的汽车中，电机在轻载行驶区域的使用频率高，为减小行驶时的电力消耗，减小电机在轻载行驶区域输出功率的损失是很重要的。作为电机采用的另一种磁性材料是用于制作转子和定子铁芯的电工钢板，但电工钢板在电机驱动时会暴露在由定子侧的线圈绕组产生的交变磁场中而发热，从而损耗电机的动能。这种损耗称为电机铁芯损耗。尤其是在轻载行驶区域中，电机输出功率的损失占很大的比例，因此要求降低电工钢板的铁损。
一般来说，作为电机用各向同性电工钢板，各钢铁公司已能生产0.5mm和0.35mm厚的产品。但是，在电动动力系统电机中能看到，为提高电机的运行效率，在铁芯损失中有很多是采用能减少涡电流损失的薄钢板。采用薄钢板时，不仅生产成本会提高，而且制作铁芯时的铆合会变得困难。这是一个课题。2010年发售的日产Leaf电动车从经济性和工艺的可行性方面考虑，选择使用了0.3mm厚的电工钢板。
另外，不仅钢板的厚度减薄了，而且从材料方面来看，作为能够置换电工钢板的材料有铁粉磁心和铁基非晶材料等。虽然铁粉磁心已应用于DC/DC转换器用车载扼流圈等，但目前与电工钢板相比还存在着磁通密度差和强度不够的问题，因此，难以应用于转子等旋转零部件。
虽然非晶材料也已应用于变压器和产业用电机中，但由于是通过控制超快冷铸造的金属组织来生产薄带状产品，在制作电机铁芯时，采用普通的铆合制作工艺是不行的。因此，目前两者都未能应用于批量生产的电动动力系统电机中。为应用这些新材料，必须进一步提高材料性能并开发出可利用这些材料特征的电机。
(来源：首钢）
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