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什么是电机磁铁?

什么是永磁电机?

电机有很多种,其工作原理是相同的,即一旦建立电路就形成磁场,通过电磁感应实现电能和动能的相互转换。应用领域比较广泛,深受广大客户的青睐。

永磁电机的优点是什么?

永磁电机是一种高效、结构简单的节能电机,其磁场由无励磁线圈和励磁电流的稀土永磁体形成。与传统励磁电机相比,永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、损耗低、效率高等显著优点,广泛应用于航空航天、国防、工农业生产和日常生活等领域。随着高性能永磁材料的发展和控制技术的快速发展,永磁电机的应用将越来越广泛。

什么是电机磁铁?

电机磁体又称电机磁钢,电机用磁钢是指应用于各种类型电机和相关永磁转子和定子的磁体。电机磁体材料包括铁氧体电机永磁体、AlNiCo电机永磁体、SMCO电机永磁体NdFeB电机永磁体等,其中钐钴和钕铁硼电机永磁合并称为稀土永磁电机磁铁。根据电机设计原理和实际应用的不同,电机磁体的形状有矩形、圆盘、弧形、环形、扇形等。根据电机的种类, 又有伺服电机磁铁,直流无刷电机磁铁,交流电机磁铁,同步电机磁铁,直线电机磁铁,步进电机磁铁等。

电机磁体

电机磁体和永磁电机之间的关系是什么?

永磁电机的发展与电机磁体的发展密切相关。19世纪20年代,出现了世界上第一台电机是永磁电机,其磁场由永磁体形成。然而,当时使用的永磁体材料是天然磁性铁矿石(Fe3O4)。由于其磁铁磁性能很低,由其制成的电机相对笨重,就很快被励磁电机取代。

电动机磁铁

随着科学的发展和各种电机的需求,科学家们对永磁材料的机理、组成和制造技术进行了深入研究,相继发现了碳钢和钨钢((BH)max 2.7kJ/m3)、钴钢((BHmax 7.2kJ/m3 m3)等永磁材料。各种微型和小型电机都是由永磁体制成的,尤其是20世纪30年代的AlNiCo永磁体((BH)最大值可达85kJ/m3)和20世纪50年代的铁氧体永磁体(BH)最高值可达40kJ/m3)具有更好的磁性。然而,AlNiCo永磁体的矫顽力低(Hcb:36-160kA/m),铁氧体永磁体的剩磁密度不高(Br:0.2-0.44T),这限制了它们在电机中的应用。直到20世纪60年代钐钴永磁材料问世。由稀土元素钐和金属钴、锆和铁形成的金属间化合物SM2CO17永磁体材料,其最大磁能积可达到碳钢的约150倍,铁氧体永磁体的8至10倍,AlNiCo永磁体的3至5倍。SM2CO17永磁材料具有高剩磁密度、高矫顽力、高磁能、低温系数和稳定的磁强度等优点,被广泛应用于低速扭矩电机、起动电机、传感器和磁性系统如磁性轴承,而其缺点是产品易碎且成本高。无论有什么缺点,SMCO永磁材料的出现都将永磁电机的发展带入了一个新的历史时期。20世纪80年代,第三代稀土永磁材料问世,以ND2FE14B为主相,含有少量富钕相的钕铁硼永磁材料,具有比钐钴永磁材料更高的剩磁、矫顽力和磁能积。它是目前永磁电机中最常用的磁体材料,具有良好的机械性能、低合金密度,有利于制造轻、薄、小和超小型化的磁性部件。然而,由于其较高的磁温度系数和较差的耐腐蚀性,其在高温和恶劣环境中的应用受到限制。

稀土电机磁铁的好处是什么?

电机磁体的上述优点:高剩磁密度、高矫顽力和高能量产品,使永磁电机更小、更轻,同时电机效率不降低甚至更高。此外,与普通电机相比,稀土永磁电机具有无线圈和铁芯、能量损耗小、发热小、体积和重量更小、效率更高等特点,是普通电机的理想替代品,效率提高50%以上,节省铜材和电能消耗。

其显著的节能效果和减少碳排放的优势符合世界节能环保的大趋势。因此,高效稀土永磁电机正在大量取代传统电机,直驱永磁、风力发电、节能家电、节能电梯、变频空调、混合动力汽车、新能源汽车和轨道交通高效电机的需求正在蓬勃发展。稀土电机永磁需求仍在增长,因为在设备小型化要求方面,仍旧没有新材料出现或者可用,如硬盘音圈电机(VCM)、DVD光驱/播放器电机、移动电话振动电机、小型和轻型汽车。稀土电机磁体目前广泛应用于各种永磁电机中。

如何选择电机磁铁?

在选择电机磁体时,我们必须从以下方面入手:

永磁电机的性能与电机磁体的剩磁之间的关系是什么?

简言之,电机磁体的剩磁越大,磁体的磁场强度就越强。对于直流永磁电机,在相同的绕组参数和测试条件下,磁力越大,空载速度和空载电流越低,最大扭矩越大,效率越高。在实际测试中,电机磁体的标准剩磁通常由空载速度和最大扭矩的水平来判断。

电机磁体的矫顽力(Hcj)如何影响电机性能?

工作温度影响操作过程中的反向退磁过程。从电机设计的角度来看,电机磁体的矫顽力越高,抵抗反向退磁的能力就越强,因为电机的其他部件将无法在较高的温度下稳定工作,所以没有必要倾向于一定的高矫顽力。因此,基于所需的电机性能,通过减小电机磁体的厚度来降低电机的制造成本。相反,矫顽力越小,磁体的厚度应越大,以增加反向退磁的阻力。

电机磁体的垂直度(Hk/Hcj 比值,也叫磁铁的方形度)如何影响电机性能?

电机磁体N50sh 的退磁曲线

电机磁体的垂直度是指Hk/Hcj比,也叫磁铁的方形度,不是其几何尺寸的垂直度,是磁铁磁性能的一个指标。其决定了极端条件下电机性能测试曲线的直线度。垂直度越好,电机的工作极限就越高。在相同的工作极限下,垂直度越好,电机的稳定性越好。基于所需的应用条件,通过减少磁体长度来降低磁体的购买成本。

电机磁体性能的一致性对电机有什么影响?

永磁电机内部通常有多对磁铁。如果每个磁体的剩磁不同,即每个磁体的磁通量变得不均匀,则电机将因不对称扭矩而振动,电机的运行声音将更大。如果矫顽力的一致性不好,特别是某些磁体的矫顽力太低,则反向退磁的速度将高得多,最终电机将随着每个磁体的磁通量变得不均匀而抖动。

如何选择电机磁体的耐温等级?

这取决于电机运行环境的实际温度,如果不超过温度限制,则正常。如果工作温度超过极限,就会发生退磁,这会导致磁场消失导致电机运行失败。因此,通常情况下,电机磁体的耐温等级将高于设计等级。

 

电机磁铁结论:

在世界节能环保的大趋势下,工业生产的稀土永磁电机磁体的高剩磁密度、高矫顽力、高磁强度是永磁电机大规模应用的重要前提。

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