现代永磁电机理论与设计

1、P.1现代永磁电机理论与设计现代永磁电机理论与设计工艺部工艺部夏良俊夏良俊第二章 永磁材料的性能和选用一、永磁直流电动机介绍 永磁直流电动机：永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机永磁直流电动机分类：1、永磁直流无刷电动机2、永磁直流有刷电动机 P.2P.3定子定子转子转子端盖端盖富邦电气电机组成（富邦电气电机组成（28ZYT015)电机的构成电机的构成1.1 退磁曲线退磁曲线 磁滞回线磁滞回线 P.4 图图 1 磁滞回线磁滞回线磁滞回线描绘磁滞回线描绘B与与H的关系，反映永磁材料磁化过程和磁特性，的关系，反映永磁材料磁化过程和磁特性， H越大，回线面积越大，越大，回线面积越大，当当H达

2、到达到最大饱和值最大饱和值，此时的回线成为，此时的回线成为饱和磁滞回线饱和磁滞回线，此时此时磁性能最稳定磁性能最稳定B=f（H)B:永磁材料磁感应强度永磁材料磁感应强度H:外加磁场强度外加磁场强度1永磁材料的磁性能的主要参数永磁材料的磁性能的主要参数P.5退磁曲线退磁曲线 退磁曲线：磁滞回线中第二象限部分的曲线，退磁曲线：磁滞回线中第二象限部分的曲线，图图2 退磁曲线退磁曲线B为正，为正，H为负，为负，表明施加的磁场与原磁场表明施加的磁场与原磁场方向相反，方向相反，当当H越越大大，B越越小小，直至，直至为为0，消失，消失只表示磁场强度只表示磁场强度单方向改变单方向改变时，时，B与与H的关系的关

3、系两个两个重要重要参数参数：Br：剩余磁感应强度，：剩余磁感应强度，H=0，即所有外加磁场撤掉以后，永磁材料内的磁感应强度，单位：，即所有外加磁场撤掉以后，永磁材料内的磁感应强度，单位：THc: 矫顽力，矫顽力，B=0，反映永磁材料的抗去磁能力，单位：，反映永磁材料的抗去磁能力，单位：Oe 1Oe=80A/m；1 2P.6 磁能积磁能积 表征永磁材料磁性能的重要参数之一表征永磁材料磁性能的重要参数之一磁能积：磁能积：BH 最大磁能积：最大磁能积：(BH)max单位：单位：J/m3若退磁曲线为若退磁曲线为直线直线，如图，如图2，则在，则在（Br/2,Hc/2)处磁能积最大，如图中处磁能积最大，如

4、图中5和和6点点附：附：磁场能量密磁场能量密度：度：= (B*H)/256P.71.2 回复线回复线 局部磁滞回线局部磁滞回线：当在：当在P点时撤去退磁磁场强度点时撤去退磁磁场强度HP,磁密只沿曲线磁密只沿曲线PBR回复，重新施加退磁回复，重新施加退磁磁场，只沿磁场，只沿RBP下降；下降；回复线：回复线：用来代替接触较近的局部磁滞回线；用来代替接触较近的局部磁滞回线；回复线的不可逆变化将影响电机性能的稳定性，应力求避免；回复线的不可逆变化将影响电机性能的稳定性，应力求避免；若第二次施加的退磁场强若第二次施加的退磁场强Hq199KJ/m3, Br高达高达0.85-1.15T,接近铝镍钴，接近铝镍

5、钴， Hc高达高达480-800KA/m 温度系数低，居里点高，温度系数低，居里点高，710-880C，磁稳定性最好，磁稳定性最好 适合制造高性能电机，但价格高，电机造价高适合制造高性能电机，但价格高，电机造价高 大型无刷直流电动机，造价高大型无刷直流电动机，造价高加工特点：加工特点：材料硬而脆，抗拉和抗弯强度均较低，仅能进行少量电火花或线切割加工磁性相当强，吸引力及排斥力均很大，需采取防护措施以免对人造成伤害P.213.2 钕铁硼钕铁硼: 目前世界上磁性能最高的永磁材料目前世界上磁性能最高的永磁材料 钕含量较多，铁，硼价格便宜，整体价格便宜于稀土钴钕含量较多，铁，硼价格便宜，整体价格便宜于稀

6、土钴 时间：时间：1983年年 室温时，室温时，Br可达可达1.47T, Hc可达可达992KA/m，最，最大磁能积大磁能积397.9kJ/m3 缺点：缺点：1 居里温度低，一般为居里温度低，一般为310C- 410C 2 温度系数大，磁损较大，在高温下使用时，退磁曲线的下半部分要产温度系数大，磁损较大，在高温下使用时，退磁曲线的下半部分要产生弯曲变形，所以要校核最大去磁工作点生弯曲变形，所以要校核最大去磁工作点 3 含铁，钕元素，易锈蚀，要使用工艺方法除锈：含铁，钕元素，易锈蚀，要使用工艺方法除锈： 1 环氧树脂喷涂环氧树脂喷涂 2 电镀电镀 3 电泳电泳 P.225. 粘结永磁材料粘结永磁

7、材料前三种永磁材料均可支撑粘结永磁材料：前三种永磁材料均可支撑粘结永磁材料： 1 粘结铁氧体永磁材料粘结铁氧体永磁材料 2 粘接稀土钴永磁材料粘接稀土钴永磁材料 3 粘结钕铁硼永磁材料粘结钕铁硼永磁材料 用树脂，塑料，低熔点合金作为粘结剂，与永磁材料粉末均匀混合，然后用压缩，注用树脂，塑料，低熔点合金作为粘结剂，与永磁材料粉末均匀混合，然后用压缩，注射，挤压成型制成射，挤压成型制成磁性能稍差磁性能稍差优点：优点： 1 形状自由度大形状自由度大 4 机械强度高机械强度高 2 尺寸精度高，不变形；尺寸精度高，不变形； 5 电阻率大，易于实现多极充磁电阻率大，易于实现多极充磁 3 产品性能分散小产品

8、性能分散小 6 原材料利用率高原材料利用率高 7 密度小，质量轻密度小，质量轻 可以简化电机制造工艺，并且能获得良好的电机性能可以简化电机制造工艺，并且能获得良好的电机性能P.236.永磁材料的选择和应用注意事项永磁材料的选择和应用注意事项6.1 永磁材料的选择永磁材料的选择 选择原则：选择原则： 1 应能保证电机气隙中有足够大的气隙磁场和规定的电机性应能保证电机气隙中有足够大的气隙磁场和规定的电机性能指标能指标 2 在规定的环境条件下、工作温度和使用条件下应能保证磁在规定的环境条件下、工作温度和使用条件下应能保证磁性能的稳定性性能的稳定性 3 有良好的经济性能有良好的经济性能 4 经济性要好，价格便宜经济性要好，价格便宜P.246.永磁材料的选择和应用注意事项永磁材料的选择和应用注意事项6.1 应用注意事项应用注意事项 1 需向生产厂家索取该批号的实际尺寸的永磁体在是问和工需向生产厂家索取该批号的实际尺寸的永磁