永磁材料及磁路基础课件.ppt

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1、3.1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：软磁材料矫顽力小于100A/m作为导磁部件：定转子冲片等半硬磁材料矫顽力为100-1000A/m磁滞材料：磁滞电机的转子硬磁材料矫顽力大于1000A/m作为磁源：永磁材料1、永磁材料综述与扩展（2）永磁材料的发展20世纪30年代：铝镍钴永磁出现最大磁能积达85kj/m3（10.7MG•Oe）20世纪50年代：铁氧体永磁出现最大磁能积达40kj/m3（4.1MG•Oe）20世纪60~80年代：稀土永磁出现最大磁

2、能积达431.3kj/m3（54.2MG•Oe）（3）稀土永磁材料的发展第一代稀土永磁：1:5型钐钴永磁（RCo5）1967年美国K.J.Strnat教授发现最大磁能积达199kj/m3（25MG•Oe）第二代稀土永磁：2:17型钐钴永磁（R2Co17）1973年出现最大磁能积达258.6kj/m3（32.5MG•Oe）第三代稀土永磁：钕铁硼永磁（NdFeB)1983年日本住友公司和美国通用汽车公司发现最大磁能积达431.3kj/m3（54.2MG•Oe）（4）稀土永磁材料的分类按成型方法：烧结稀土永磁粘结稀土永磁按元素组成：钴基稀土永磁铁基稀土永

3、磁（5）铁磁材料的磁化过程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。起始磁化曲线磁化过程磁滞回线（6）稀土永磁材料的退磁曲线第二象限的一段直线磁化强度M表示物质的磁化程度。（7）稀土永磁材料的特性剩余磁感应强度Br矫顽力Hc内禀矫顽力Hci最大磁能积（B•H）max温度系数不可逆损失（8）剩余磁感应强度Br饱和时，去掉外磁场时的磁感应强度Br愈大愈好（9）矫顽力Hc饱和时，当磁感应强度降到零时所需要的反向磁场强度代表抗外磁场干扰的能力Hc愈大，磁体在磁化方向的厚度可以愈小（10）最大磁能积（B•H）max表示磁体向外磁路提供的磁场

4、能量决定于三个因素：剩余磁感应强度Br矫顽力Hc形状系数（B•H）max=Br•Hc/4（11）内禀矫顽力Hci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决定磁体的温度稳定性代表抗外磁场干扰的能力内禀矫顽力Hci的物理意义退磁曲线上任一点的磁能积——向外磁路提供的磁场能量内禀退磁曲线上任一点的磁能积——内部储藏的磁场能量外磁场为Hc时，B=0，磁体不向外提供能量，但磁体本身仍有能量外磁场为Hci时，M=0，磁体被退磁，磁体完全无能量Hci真正代表磁体拥有磁场能量和抗外磁场的能力（12）温度系数类别：剩磁感应强度温度系数Br矫顽力温度系

5、数Hc内禀矫顽力温度系数Hci定义：温度变化1°C时，性能可逆变化的百分比（13）不可逆损失类别：剩磁感应强度不可逆损失矫顽力不可逆损失内禀矫顽力不可逆损失定义：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材料成分成型方法温度变化范围（14）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Br=0.03~0.05%/°CHci=0.2~0.4%/°C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铁基永磁体退磁曲线随温度变化Br=0.08~0.13%/°CHci=0.5~0.6

6、5%/°C温度稳定性较差（15）第一、第二代烧结钴基稀土永磁的特点高的磁特性直线退磁特性耐高温温度稳定性较好较脆，不能车、铣等机加工价格较贵（16）烧结铁基稀土永磁的特点最高的磁特性直线退磁特性耐高温性稍差温度稳定性稍差较脆，不能车、铣等机加工易氧化价格较低（18）粘结铁基稀土NdFeB磁体永磁的特点工艺简单，适合批量生产成本较低可机加工良好的热和化学稳定性成型尺寸精度高直线退磁特性较低的磁特性（19）粘结NdFeB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磁路：磁通所经过的路径各类电机的磁路基本一致永磁电机磁路的构成永磁体：磁势源软磁

7、材料：导磁部件气隙：能量转换的主要空间（1）永磁磁路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同电励磁磁路的基本定律相同，包括：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不同之处：有绝缘材料，没有绝磁材料磁通路经难以约束漏磁—修正磁路第一、第二定律磁路欧姆定律只适合线性铁磁材料没有磁断路现象3、稀土永磁电机磁路的基本结构形式串联磁路和并联磁路径向励磁、切向励磁和轴向励磁拼块式结构混合励磁结构径向励磁的串联磁路模型空载场磁力线径向励磁

8、的串联磁路切向励磁的并联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结构混合励磁结