旨在提高馬達磁鐵性能的研發目前勢頭火熱。這是因爲在全球範圍的去碳趨勢下，需求日益高漲的純電動車（EV）等使用的馬達也急需提高性能。日本打算利用人工智慧（AI）來有效識別磁鐵的最佳成分，以維持日本的產業競爭力，並與中國等國家展開競爭。
EV馬達使用的高性能磁鐵需要耐受近200℃的高溫（圖片由日本物質材料研究機構提供）
「我們發現，透過使用AI，能以較少的實驗次數提高磁鐵的性能」，日本物質材料研究機構的主任研究員佐佐木泰祐這樣說。
該機構開發出了利用AI之一的機器學習提高EV馬達等使用的「釹磁鐵」性能的方法。這是日本政府關於磁鐵材料研究專案的一部分。
被稱爲最強永久磁鐵的釹磁鐵，是由大同特殊鋼公司的顧問佐川真人於1982年開發出來的。目前被廣泛應用於EV和風力發電的馬達、電子部件及磁共振造影裝置（MRI）等多種設備。
EV用驅動馬達需要在將近200℃的溫度下工作。一般來說，高溫下磁鐵的磁力等性能會下降。研究團隊着眼於製造工序雖然複雜，但即便使用相同的材料和配比，也可製造出高溫時性能不易下降的磁鐵的「熱加工」法。利用AI最適化了製造程序中調整的壓力和溫度等。
針對某種成分的磁鐵，即使只調整6種數值，「如果一個不落地全部對應各種可能性會有6600萬種製造條件」（佐佐木泰佑）。對此，磁鐵專家首先精簡出18種條件試製了磁鐵。這些資料隨後被機器學習專家用來訓練AI，以此根據製造條件預測性能。
此外，關於AI在性能提高後預測的製造工序的溫度和壓力，研究團隊在約40種條件下反複試制，並讓AI學習得到的結果，由此提高了AI的預測精度。
僅試製了幾十次後，表示耐熱性的數值就比機器學習前提高了約1.5倍。能以相同的成分製造出與具有最佳數值的與現有磁鐵不相上下的磁鐵。
有了更高的性能，磁鐵可以做得更小，可以更有效地利用資源。不同用途所需的磁鐵特性各不相同。利用AI有望開發出滿足高強度和防鏽性等所需性能的磁鐵製造方法。爲推進新方法的實用化，日本物質材料研究機構今後計劃與企業合作，詳細調查能否因應不同的特性。
釹磁鐵由鐵、稀土元素釹和用來提高耐熱性的鏑等構成。這些稀土元素很多都依賴於中國的供應。該研發也將有助於減量對中國進口的依賴。
豐田公司在新能源・產業技術綜合開發機構（NEDO）專案的資助下，於2018年開發出了減量釹含量的「省釹磁鐵」。
「省釹磁鐵」透過混合地球上大量存在的稀土鑭和鈰，將釹的含量減量了20～50％，但耐熱性與以往的釹磁鐵基本相同。目前正努力進一步提高性能。
在該專案中，電裝公司正在開發完全不使用釹等稀土的磁鐵材料。這是該公司從由鐵鎳合金構成的鐵隕石中所含磁鐵得到的啓發。向鐵和鎳隨機排列的物質中吹入氮後再將其去除，鐵和鎳就會在原子水平上整齊排列，形成磁鐵材料。
對於掌握着去碳關鍵的高性能磁鐵，國際上展開了激烈的剝削競爭。主導NEDO專案的產業技術綜合研究所磁性粉末冶金研究中心的尾崎公洋主任分析說：「中國不僅僅在磁鐵的產量和價格方面有優勢，而且在性能和研究水平也有了顯著的提高。」
其他國家也是如此，也在利用AI開發更高性能的磁鐵。儘快實施實用化至關重要。
日文：北川舞、《日經產業新聞》，2021/12/22
中文：JST客觀日本編輯部
