永磁材料及磁路基础资料.pptx

3.1 永磁材料及永磁磁路基础永磁材料及永磁磁路基础电机以磁场为媒介进行机械能和电能 相互转换的电磁装置磁场的产生：1、电励磁 2、永磁（1）铁磁材料包括以下三种材料：）铁磁材料包括以下三种材料：n软磁材料n矫顽力小于100A/mn作为导磁部件：定转子冲片等n半硬磁材料n矫顽力为100-1000A/mn磁滞材料：磁滞电机的转子n硬磁材料n矫顽力大于1000A/mn作为磁源：永磁材料1、永磁材料综述与扩展、永磁材料综述与扩展（2）永磁材料的发展）永磁材料的发展n20世纪30年代：铝镍钴永磁出现 最大磁能积达85kj/m3（10.7MG Oe）n20世纪50年代：铁氧体永磁出现 最大磁能积达40kj/m3（4.1MG Oe）n20世纪6080年代：稀土永磁出现 最大磁能积达431.3kj/m3（54.2MG Oe）（3）稀土永磁材料的发展稀土永磁材料的发展n第一代稀土永磁：1:5型钐钴永磁（RCo5）n 1967年美国K.J.Strnat教授发现n 最大磁能积达199kj/m3（25MG Oe）n第二代稀土永磁：2:17型钐钴永磁（R2Co17）n 1973年出现n 最大磁能积达258.6kj/m3（32.5MG Oe）n第三代稀土永磁：钕铁硼永磁（NdFeB)n 1983年日本住友公司和美国通用汽车公司发现n 最大磁能积达431.3kj/m3（54.2MG Oe）（4）稀土永磁材料的分类稀土永磁材料的分类n按成型方法：烧结稀土永磁 粘结稀土永磁n按元素组成：钴基稀土永磁 铁基稀土永磁（5）铁磁材料的磁化过程）铁磁材料的磁化过程n物质的磁化是由于其内部的分子电流转向后合成磁矩不等于零所致。n起始磁化曲线n磁化过程n磁滞回线（6）稀土永磁材料的退磁曲线）稀土永磁材料的退磁曲线n第二象限的一段直线n磁化强度M表示物质的磁化程度。（7）稀土永磁材料的特性）稀土永磁材料的特性n剩余磁感应强度Brn矫顽力Hcn内禀矫顽力Hcin最大磁能积（BH）maxn温度系数n不可逆损失（8）剩余磁感应强度）剩余磁感应强度Brn饱和时，去掉外磁场时的磁感应强度Brn愈大愈好（9）矫顽力）矫顽力Hcn饱和时，当磁感应强度降到零时所需要的反向磁场强度n代表抗外磁场干扰的能力nHc愈大，磁体在磁化方向的厚度可以愈小（10）最大磁能积）最大磁能积（BH）maxn表示磁体向外磁路提供的磁场能量n决定于三个因素：n剩余磁感应强度Brn矫顽力Hcn形状系数n（BH）max=Br Hc/4（11）内禀矫顽力）内禀矫顽力Hcin饱和时，当剩余磁化强度Mr降到零时所需要的反向磁场强度n决定磁体的温度稳定性n代表抗外磁场干扰的能力内禀矫顽力内禀矫顽力Hci的物理意义的物理意义n退磁曲线上任一点的磁能积向外磁路提供的磁场能量n内禀退磁曲线上任一点的磁能积内部储藏的磁场能量n外磁场为Hc时，B=0，磁体不向外提供能量，但磁体本身仍有能量n外磁场为Hci时，M=0，磁体被退磁，磁体完全无能量nHci真正代表磁体拥有磁场能量和抗外磁场的能力（12）温度系数）温度系数n类别：n剩磁感应强度温度系数Brn矫顽力温度系数 Hcn内禀矫顽力温度系数 Hcin定义：n温度变化1C时，性能可逆变化的百分比（13）不可逆损失）不可逆损失n类别：n剩磁感应强度不可逆损失n矫顽力不可逆损失n内禀矫顽力不可逆损失n定义：n从室温开始，经加热（或冷却）再回到室温时磁性能变化的百分比影响温度系数和不可逆损失的因素n材料成分n成型方法n温度变化范围（14）烧结钴基（稀土钴）、烧结铁基（钕铁硼）烧结钴基（稀土钴）、烧结铁基（钕铁硼）永磁体退磁曲线随温度变化永磁体退磁曲线随温度变化nBr=0.030.05%/Cn Hci=0.20.4%/Cn温度稳定性稍好烧结钴基永磁体退磁曲线随温度变化烧结钴基永磁体退磁曲线随温度变化烧结铁基永磁体退磁曲线随温度变化烧结铁基永磁体退磁曲线随温度变化nBr=0.080.13%/Cn Hci=0.50.65%/Cn温度稳定性较差（15）第一、第二代烧结钴基稀土永磁的特点）第一、第二代烧结钴基稀土永磁的特点n高的磁特性n直线退磁特性n耐高温n温度稳定性较好n较脆，不能车、铣等机加工n价格较贵（16）烧结铁基稀土永磁的特点）烧结铁基稀土永磁的特点n最高的磁特性n直线退磁特性n耐高温性稍差n温度稳定性稍差n较脆，不能车、铣等机加工n易氧化n价格较低（18）粘结铁基稀土）粘结铁基稀土NdFeB磁体永磁的特点磁体永磁的特点n工艺简单，适合批量生产n成本较低n可机加工n良好的热和化学稳定性n成型尺寸精度高n直线退磁特性n较低的磁特性（19）粘结）粘结NdFeB磁体的磁特性及物理特性磁体的磁特性及物理特性2、永磁磁路及永磁磁路的基本定律、永磁磁路及永磁磁路的基本定律n磁路：磁通所经过的路径n各类电机的磁路基本一致n永磁电机磁路的构成n永磁体：磁势源n软磁材料：导磁部件n气隙：能量转换的主要空间（1）永磁磁路）永磁磁路n磁路第一定理 通过任一闭合曲面S的磁通量等于零（2）永磁磁路的基本定律）永磁磁路的基本定律永磁磁路的基本定律同电励磁磁路的基本定律相同，包括：永磁磁路的基本定律同电励磁磁路的基本定律相同，包括：n磁路第二定理 任一闭合磁路中，各段磁压降的代数和总等于各段磁动势的代数和。(3)磁路和电路的相似性和不同性磁路和电路的相似性和不同性磁路和电路的不同之处：磁路和电路的不同之处：n有绝缘材料，没有绝磁材料n磁通路经难以约束n漏磁修正磁路第一、第二定律n磁路欧姆定律只适合线性铁磁材料n没有磁断路现象3、稀土永磁电机磁路的基本结构形式、稀土永磁电机磁路的基本结构形式n串联磁路和并联磁路串联磁路和并联磁路n径向励磁、切向励磁和轴向励磁径向励磁、切向励磁和轴向励磁n拼块式结构拼块式结构n混合励磁结构混合励磁结构径向励磁的串联磁路径向励磁的串联磁路模型模型空载场磁力空载场磁力线线径向励磁的串联磁路径向励磁的串联磁路切向励磁的并联磁路切向励磁的并联磁路轴向励磁磁路轴向励磁磁路单永磁转子盘、单定子盘中间定子盘、两端永磁转子盘拼块励磁磁路拼块励磁磁路拼块励磁结构拼块励磁结构混合励磁结构混合励磁结构n磁体优缺点互补n降低成本n应具有相等的磁动势