磁性材料與
電磁閥鐵芯材料在現代能源中的應用
能源是人類社會發展的物展基礎，沒有能源人類是無法生存的。所謂能源，就是人類取得能量的來源，它分為1次能源——經開采或收集后未經任何改變或轉換的能源，如原煤、原油、河流的水等；2次能源——經過加工轉換后獲得的1次能源，如油料、電力、沼氣、核能等；終端能源——1次、2次能源經過輸送、儲存和分配，供給用戶使用的能源，如用于炊事、照明、運輸的熱能和電能等。
現在，能源危機是1個世界性的問題。由于目前人類的90％以上工業性能源是來自煤、石油、天然氣等天然資源，它們是用之有竭的。所以節約能源、開發新能源就顯得十分重要，磁性技術在其中擔當著重要的角色，也是確保人類可持續發展的有效措施之一。
2 磁性技術在節約能源方面的應用
2.1 節能的永磁材料
降低現有
磁性材料的損耗，研發更低損耗的新材料，便可以在使用
磁性材料的各種電機和電器中節約能源。例如，用永磁體代替電流在空間形成1個靜磁場（如永磁電機中的定子磁場或轉子磁場，揚聲器和儀器儀表中的氣隙磁場等），這樣，不但節省了電能，降低了溫度，而且省去1部分電源及控制系統、冷卻系統。利用沒有勵磁線圈的鐵芯，不發熱的稀土永磁電機來代替常用電動機，可縮小體積，減輕重量，提高效率。如在汽車中用永磁電機替代傳統的電機，可使體積和重量減小40％～70％，效率提高50％以上，并可節省銅材和電力。將電氣設備中大量使用的電磁開關、電磁閥的電磁鐵換成永磁體，可節電90％以上。
在人類活動中，大量的能源消耗在克服摩擦力的做功上。利用永磁體之間的排斥力和吸引力，做成各種磁懸浮系統，如果再將系統中的空氣抽出，則摩擦力幾乎按近于零。例如，利用磁懸浮原理制成新型磁軸承，其能源可降低90％以上，轉速可達每分鐘幾十萬轉。又如，應用磁耦合的齒輪傳動機構，可以做到不嚙而合，隔而不斷，從而大量節約能源。再如，有1種在100大氣壓高壓室內工作的機構，僅用以克服從動軸與高壓室壁間所設置的軸封摩擦即要消耗25kW的功率，如應用磁耦合減速器，用1kW電動機便可操縱高壓室內的機構工作。同時，磁性軸承和磁性傳動器均無需直接接觸，不必潤滑，沒有污染。
用永磁體在空間建立1個磁場，除了在制作該永磁體時消耗一定能源外，長期使用過程中不再另外消耗能源，顯然，利用永磁體能夠取得節約資源、節省能源的顯著效果。
2.2 奇特的非晶態磁性合金
非晶態磁性合金就是磁性玻璃。這種非晶態合金材料是將熔融的金屬用每秒近100萬℃的超急冷方法直接噴在高速旋轉的風輪上，使熔化的液態合金立即凝固成薄帶，來不及結晶而形成非晶態。
非晶態合金具有鐵芯損耗小、電阻率高、頻率特性好、磁感應強度高、抗腐蝕性強等特點。在漏電保護器、電感濾波器、電力配電變壓器和開關電源等方面已獲得廣泛應用。由于非晶態材料的厚度只有0.03mm，所以鐵芯的占空系數較小，約在0.4～0.7之間，其鐵芯損耗也僅為硅鋼片的1/3，用作變壓器鐵芯，不但具有優良的高頻電磁性能，而且與常規產品相比，體積可縮小30％，總能量損耗減少40％～60％。據資料顯示，由于鐵芯發熱，日本每年要損耗60億度電，相當于2000億日元的價值。據估計，我國變壓器的總損耗占系統發電量的10％左右，損耗每降低1％，每年可節約上百億度電，其節能效果十分顯著。
2.3 磁性節能器件
磁水器在鍋爐和熱交換系統中的使用，不但提高了熱效應，節約了能源，而且還減少了管道和設備的除垢工作。根據美國商業部和國家標準局的資料，鍋爐的水垢厚度為0.4mm～9.6mm，平均效率損失為4％～48％，每千升（或每千加侖）燃油浪費40升～480升（或加侖）。按照美國的運行情況，某些鍋爐在進行酸洗除垢之前，其積垢厚度有的可達8mm左右，其燃油的浪費相當嚴重。其它國家和地區，因水質和維護水平不同，嚴重者會造成更大損失。如果采用磁力除垢器或磁水器均可節約能源并提高維護保養水平。我國某油田用磁水器處理石油，使石油除蠟降粘，熱洗周期由12天增加到140天，單井年節電達1.4萬度，年節約天然氣1.8萬m3，年增產原油180噸，多獲利2萬元。
將磁化節油減煙器，燃油增能器或磁力強化節能器用于以碳氫化合物（油、氣）為燃料的燃燒設備中，其節能效果明顯。例如煉鋼爐、鍋爐、電站、各種發動機等設備均可裝設此類節能器，令其燃料在使用之前進行磁化，使油、氣分子鍵斷裂霧化，使其充分燃燒，提高燃燒效率，從而省油、省氣5％～15％。由于燃燒室溫度升高，發動機（引擎）輸出增加，可防止積垢，可使CO、NO等有害氣體的排放降低25％～65％，同時還可使廢氣中的含塵量降低25％～40％。在開采或煉制石油的輸油管道中，采用此類設置，也可取得有利于油氣輸送、除蠟降粘的效果。
用于石油鉆井7km深處打撈作業的稀土鈷永磁強磁力打撈器，可將掉落井里的鉆頭、齒輪、軸承、工具、碎片及其它雜物打撈干凈，確保鉆井速度，并保護油井不致報廢。我國研制成功的60kVA永磁副勵磁機，選用釤鐠鈷稀土永磁體裝在切面磁路的轉子上，電機功率等級是原型機的2.45倍，軸長縮短了1半，稀土永磁的用量僅為鋁鎳鈷副勵磁的47％，成本只有電磁副磁機系統總成本的1/3左右。
2.4 綠色節能磁冰箱
利用“絕熱去磁”（給1種
磁性材料施加磁場時發熱，去掉磁場時冷卻）全新原理工作的磁冰箱，其致冷工作效率為常規氣體致冷機的2倍～4倍，能耗低，可節電50％。由于使用固體工質，故而體積小、重量輕，又無壓縮機，很少有零件磨損和擠壓現象。即使有運動部件，其轉速也十分緩慢，故而省電、便于維護、壽命長、無振動噪音，沒有氟里昂對環境的污染，可保護臭氧層，因此被稱為綠色冰箱。
近來美國埃姆茲實驗室制成1臺以釓顆粒為致冷材料的樣機，其循環系統較復雜，要求的工作磁場較高（5T），這樣高的磁場只有超導磁體才能達到。我國包頭稀土研究院與包頭鋼鐵學院共同承擔的“稀土磁致冷技術開發”課題，已制成1種采用釹鐵硼永磁磁場裝置，其強度為1.3T～2.0T，使室溫磁致冷技術向實用化方向邁進一大步。
2.5 其它節能實例
電子鎮流器只需傳統式鎮流器的70％的電功率便能令螢光燈發出同樣的光度。由于使用較小的磁性電感器，不需要啟動器，可節能30％，具有快速、重量輕、噪音低的特點，效率高達65％～85％。小損耗的開關電源必須使用的變壓器，扼流圈，雜波濾波器、飽和電抗器等4種磁性元件，全部可由磁性材料制造。
不用水和色漿的磁性染色工藝就是利用磁力和分散染料升華作用的1種連續染色法，可用于染素色和圖案印花。它無需使用水、溶劑和印花紙，且能耗大大減小。
沒有火患的安全灶——電磁爐，是1種新型“冷加熱”電氣灶具。這是通過高頻交變磁場與鐵鍋（或不銹鋼鍋）相互作用來加熱的，其熱效率高，節省電力。同樣是1.2kW，一般加熱器的熱效率只有56％，而電磁爐的熱效率卻達到83％，燒沸同量水的時間可縮短1/3。溫度可調，安全衛生，與微波爐相比，還具有價格低、宜炒菜特別是做中餐的特點，目前在我國已經實用化、商品化。
利用磁場制作的水泥，具有松散，不結塊的特點。由于磁場的作用使水泥旋轉，只要在水泥中添加1種可與水泥吸附在一起的
電磁閥鐵芯材料，使之具有韌性和彈性。因無轉動部件，磨損極小，耗能少。磁性水泥混凝土的形狀和大小不受限制，具有良好的持久性，在水中和海洋工程方面，可用于磁性定位；在危險地區可作成磁性地段，便于檢測；在路面上作磁性標記以引導盲人步行，使汽車通行無阻。
