密度成正比。
●磁能积与磁感应强度B的关系曲线,叫做磁能积曲线。
退磁曲线和磁能积曲线 1、2 — 退磁曲线 3、4 — 磁能积曲线
●对于一块完整的磁钢来说,(Br,0)点和(0,Hc)点上的磁能积都等于零。
(Br,0)点相当于磁钢两端理想短路,即两端外磁路的磁阻为零;
(0,Hc)点相当于磁钢两端理想开路,即两端的磁阻为无穷大。
由此可见,在这两种情况下,磁钢本身没有磁能输出,磁钢对外不 发生作用。
● 中间某个位置磁能积为最大值,称为最大磁能积 (BH)max ,
单位:J/m3
[习惯用 非法定单位:G·()e, 1 G·()e = 1/(40π) J/m3≈8×103 J/m3或1MG]
-
磁能积曲线上的最大值点,表示磁钢能够向外界发出的最大磁能积。
● 对于去(退)磁曲线为直线的永磁材料,显然在(Br/2, Hc/2)处磁能
积最大,即
(BH)max = (1/4) Br Hc (1-7)
三、几种常用的永磁材料
◆ 铝镍钴合金 ◆ 铁氧体永磁材料 ◆ 稀土永磁材料 1.铝镍钴合金
铝镍钴合金是由铝镍铁合金发展来的,目前我国能制造的铝镍钴合金的型号主要有LNG34,LNG52,LNGJ32,LNGJ56等。
由于铝镍钴的主要特点是高Br、低Hc 的永磁材料,其相对磁导率在3
以上,所以在具体应用时,其磁极须做成长柱体或长棒体,以尽量减少退磁场作用。
铝镍钴磁体本身矫顽力低,所以在使用过程中应严格禁止任何铁器接触
铝镍钴永磁材料,以避免造成永磁体局部退磁而使磁路中磁通分布发生畸 变。
铝镍钴磁体的优点是温度系数小,而且因温度变化 而发生的永磁特性 的退化也较小,但该材料硬而脆,加工困难。
2.铁氧体永磁材料
铁氧体永磁材料是目前应用非常广泛的永磁材料之一,其主要成分是 MoFe2O3。
其具有的优点是: (1)矫顽力Hc大。
铁氧体永磁材料的矫顽力Hc介于铝镍钴合金材料和稀土钴永磁 材料之间。
由于其剩磁较低,故一般适合设计成扁平形状;
(2)重量轻,密度为(4.6 ~ 5.1)×103 kg / m3;
(3)原材料来源丰富,价格便宜,耐氧化,耐腐蚀; (4)磁晶体的各向异性常数大; (5)退磁曲线近似为直线。
缺点是剩磁较低,温度系数大,易碎。
3.稀土永磁材料
(一)稀土永磁材料的优点 (1)矫顽力Hc高; (2)最大磁能积大; (3)可逆磁导率=1。
因此其磁性能远超过铁氧体和铝镍钴等其他磁性材料。
稀土永磁材料的出现,使得重量轻、体积小的永磁同步电机相继问世, 从而扩大了永磁同步电机的应用范围。
内禀曲线为略微下垂的直线1,下垂斜率为(μr-1)μ0 。
为便于分析,引入一个虚拟内禀曲线,它在0~Hc范围内为Bi = Bir = μ0Mr的一条
水平直线1′ 。
退(去)磁曲线为一条直线。
稀土永磁材料典型的内禀曲线及退磁曲线
(二)常用的稀土永磁材料
常用的稀土永磁材料有SmPrCo、SmCoPeCo、SmPrNdCo、 CeCoCuFe、Sm2Co17等。
稀土钴永磁材料性能优异,但价格较高,因此在设计时必须精打细算, 力求用最小的体积达到预期的效果。 由于稀土钴永磁材料的矫顽力Hc很大,可作成薄片永磁材料,以减少 体积,节省材料。
(三)第三代稀土永磁材料 — 钕铁硼永磁材料 钐钴永磁材料(包括钐钴1:5型、钐镨钴)属第一代稀土永磁材料,与传统的铁氧体和铝镍钴相比,显示出极佳的优越性。 钐钴2:17型永磁材料属第二代稀土永磁材料。 钕铁硼永磁材料是近年来发展起来的第三代稀土永磁材料,具有 高磁能积、高矫顽力、高机械强度等优点,但目前尚存在温度系数大 和使用温度低等缺点。
四、永磁材料的选用 1.永磁材料的选择
永磁材料的种类多种多样,性能相差很大,因此在设计永磁电机时, 首先要选择好适宜的永磁材料品种和具体的性能指标。 (一)选择原则
(1)应能保证电机气隙中有足够大的气隙磁通密度和规定的电机性能
指标;
(2)在规定的环境条件、工作温度和使用条件下应能保证磁性能的稳
定性;
(3)有良好的力学性能,以方便加工和装配; (4)经济性要好,价格适宜。
(二)说明(根据现有永磁材料的性能和电机的性能要求,有以下几点说明)
(1)随着性能的不断完善和相对价格的逐步降低,钕铁硼永磁材料在
电机中的应用将越来越广泛。不仅在部分场合有可能取代其他永 磁材料,还可能逐步取代传统的部分电励磁电机。
(2)对于性能和可靠性要求很高而价格不是主要因素的场合,优先选
用高矫顽力的2 :17型稀土钻永磁材料。1 :5型稀土钴永磁材料 的应用场合将有所缩小,主要用于在高温情况下使用和退磁磁场 大的场合。
(3)对于性能要求一般,体积质量限制不严,价格是考虑的主要因素,
优先采用价格低廉的铁氧体永磁材料。
(4)在工作温度超过300?C的场合或对温度稳定性要求严格的场合,
如各种测量仪器用电机,优先采用温度系数低的铝镍钴永磁材料。 铝镍钴永磁材料在永磁材料总量中的比例将逐步下降。
(5)在生产批量大且磁极形状复杂的场合,优先采用黏结永磁材料。 具体选用时,应进行多种方案的性能、工艺、成本的全面分析比较后 确定。 2.应用注意事项
在应用时除前面提到的以外,还应注意:
(一)对于有关手册上提供的各种永磁材料磁性能,通常是摘自国家标准
或工厂企业标准的典型数据。但永磁材料的实际磁性能与生产厂的 具体制造工艺有关,其值与标准之间存在着偏差。而且标准中或产 品样本中规定的性能数据是以特定形状和尺寸的试样(例如铁铁硼 永磁材料的标准试样为φ10mm×7mm的圆柱)测试性能为依据的,对于电机中实际采用的永磁体形状和尺寸,其磁性能与标准值之间 也会存在一定的差别。因此为提高电机设计计算的准确性,需要向 生产厂家索取该批号的实际尺寸的永磁体在室温和最高工作温度时 的实际退磁曲线,最好能抽样直接测量退磁曲线。对于一致性要求 高的电机,更需对永磁体进行逐一检测。