永磁电机设计.ppt

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1、现代永磁电机理论与设计主讲人：韩雪岩沈阳工业大学特种电机研究所2008年1月第一章永磁电机的构成材料永磁材料的性能和选用铁心材料导电材料绝缘材料一、永磁材料的性能和选用（一）、永磁材料磁性能的主要参数（二）、几种主要永磁材料的基本性能（三）、永磁材料的选择和应用注意事项（一）、永磁材料磁性能的主要参数1、退磁曲线2、回复线3、内禀退磁曲线4、稳定性1、退磁曲线永磁材料用磁滞回线来表示永磁体的磁感应强度随磁场强度改变的特性，如图2-1所示。图1-1饱和磁滞回线退磁曲线：磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线，它是永磁材料的基本特性曲线。图1-2（a）退磁曲线退磁曲线的两个极限位置是表征永磁材料

2、磁性能的两个重要参数。剩余磁感应强度，又称剩余磁通密度，简称剩磁密度，单位为T（习惯单位为Gs或G，1Gs＝10－4T）。磁感应强度矫顽力，简称矫顽力，常简写为，单位为A/m（习惯单位为Oe，1Oe＝1000/（4）A/m＝79.577A/m80A/m）。退磁曲线的特点：永磁体是一个磁源。为表述方便起见，实用上常取的绝对值，或者说，把轴的正方向改变，负轴改为正轴。图1-2（b）退磁曲线磁能积：退磁曲线上任一点的磁通密度与磁场强度的乘积称为磁能积图1-3退磁曲线和磁能积曲线1，2－退磁曲线3，4－磁能积曲线中间某个位置上磁能积为最大值，称为最大磁能积，符号为单位为J/m3，它也是表征永磁材料

3、磁性能的重要参数。对于退磁曲线为直线的永磁材料，显然在（）处磁能积最大，为2、回复线实际上，永磁电机运行时受到作用的退磁磁场强度时反复变化的。（1－1）图1－4（a）回复线多次反复后形成一个局部的小回线，称为局部磁滞回线。由于该回线的上升曲线与下降曲线很接近，可以近似地用一条直线来代替，称为回复线。这种磁密的不可逆变化将造成电机性能的不稳定，也增加了永磁电机电磁设计计算的复杂性，因而应该力求避免发生。Hp外加退磁磁场—回复线若HQ

4、7H/m。特点：退磁曲线上各点的回复线可近似认为是一组平行线，他们都与退磁曲线上（）处切线相平行。利用这一近似特性，实际工作中求取不同工作温度、不同工作状态的回复线就方便得多。（1－2）图1－4（b）回复线拐点：有的永磁材料，如部分铁氧体永磁的退磁曲线的上半部分为直线，当退磁磁场强度超过一定值后，退磁曲线就急剧下降，开始拐弯的点称为拐点（见图2-4b）。大部分稀土永磁的退磁曲线全部为直线，回复线与退磁曲线相重合，可以使永磁电机的磁性能在运行过程中保持稳定，这是在电机中使用是最理想的退磁曲线。3、内禀退磁曲线磁性材料在外磁场作用下被磁化后产生的内在磁感应强度，称为内禀磁感应强度，又称为磁极化

5、强度。式中，为磁化强度（A/m）由铁磁学理论可知，在磁性材料中=+在均匀的磁性材料中，上式的矢量和可改成代数和若取绝对值，则式（2-5）可改写成（1－3）（1－4）（1－5）（1－6）描述内禀磁感应强度与磁场强度关系的曲线是表征永磁材料内在磁性能的曲线，称为内禀退磁曲线，简称内禀曲线，如图2-5所示。图1-5内禀退磁曲线及与退磁曲线的关系称为内禀矫顽力（A/m）。反映永磁材料抗去磁能力的大小，是表征稀土永磁抗去磁能力强弱的一个重要参数。内禀退磁曲线的矩形度越大，磁性能越稳定。为内禀退磁曲线上当时所对应的退磁磁场强度值（见图1-5）。4、稳定性主要包括温度稳定性、磁稳定性、化学稳定性和时间稳

6、定性。（1）温度稳定性是指永磁体由所处环境温度改变而引起磁性能变化的程度，如图2-6所示。图1-6可逆损失与不可逆损失磁性能的损失可以分为两部分：1）可逆损失2）不可逆损失不可恢复损失可恢复损失1）可逆损失是不可避免的。各种永磁材料的剩余磁感应强度随温度可逆变化的程度可用温度系数（%/K）表示。同样，还常用（%/K）表示永磁材料的内禀矫顽力随温度可逆变化的程度。（1－8）（1－9）2）不可逆损失是温度恢复后磁性能不能恢复到原有值的部分。通常以其损失率（%）表示。（1－10）居里温度：随着温度的升高，磁性能逐步降低，升至某一温度时，磁化强度消失，该温度称为该永磁材料的居里温度，又称居里点，符

7、号为，单位为K或。手册或资料中通常提供的是室温时的剩余磁感应强度，则工作温度时的剩余磁感应强度为式中，和取绝对值。（1－11）（2）磁稳定性是指在施加外磁场条件下永磁体磁性能发生变化的情况。理论分析和实践证明，一种永磁材料在工作温度时的内禀矫顽力越大，内禀退磁曲线的矩形越好（或者说越大），则这种永磁材料的磁稳定性越高，即抗外磁场干扰能力越强。当和大于某定值后，退磁曲线全部为直线，回复线与退磁曲线重合，在外施退磁磁场强度作