《永磁电机设计》PPT模板课件

表1-3 铁氧体永磁材料牌号及其主要磁性能
牌号
剩余磁感应强 度 Br
T kGs
磁感应强度 矫顽力 H c
kA/ m
kOe
内禀矫顽力
H cJ
kA/ m
kOe
最大磁能积
(BH)max
kJ/m3
MG·O e
Y8T Y10T Y15 Y20 Y23 Y25 Y28 Y32
0.2~0.235 ≥0.2
0.28~0.36 0.32~0.38 0.32~0.37 0.36~0.40 0.37~0.40 0.40~0.42
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。
图1－4 （b） 回复线
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 B i ，又称为磁极化强度 J 。
J 0M
式中，M为磁化强度（A/m）
（1－3）
由铁磁学理论可知，在磁性材料中 B = 0M+ 0H
在均匀的磁性材料中，上式的矢量和可改成代数和
（1－4）
B i 0MB0H
若取绝对值，则式（2-5）可改写成
Bi B0H
（1－5） （1－6）
描述内禀磁感应强度Bi (J )与磁场强度 H关系的曲线 Bi f(H)是表征
B rt1 B rt(0 11IL 0 ) 10 1 B0(rt10 t0)
（1－11）
式中，IL和 Br 取绝对值。
（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 H cJt 越大，内禀退磁曲线的矩形越好（或者说 H K 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。
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 BHm ax
单位为J/m3，它也是表征永磁材料磁性能的重要参数。
对于退磁曲线为直线的永磁材料，显然在（ Br /2,Hc /2）处磁能
1、铝镍钴永磁
分 铸造型
类 粉末烧结型
图1-7 铝镍钴永磁的退磁曲线 1－LN10 2-LNGT40 3-LNGT32 4-LNGT72 5-LNG32H 6-LNG32 7-LNG52
特点：
❖
温度系数小
❖
剩余磁感应强度较高，但矫顽力很低
❖
退磁曲线呈非线性变化
❖
硬而脆，可加工性较差
表1-1 铝镍钴永磁材料牌号及其主要磁性能
（2）钕铁硼永磁
图1-9 不同温度下钕铁硼永磁（NdFeB264/82EH）的内禀退磁曲线和退磁曲线
在生产过程中需采取措施来防止氧化
要在成品表面涂敷保护层，如镀锌、镀镍、电泳等。
（4）时间稳定性，通常以一定尺寸形状样品的开路 磁通随时间损失的百分比来表示，叫做时间稳定性， 或叫自然时效。
研究表明，它与材料的内禀矫顽力H cJ 和永磁体 尺寸比 L/ D有关。
对永磁材料而言，在一定温度下随时间的磁通损 失与所经历时间的对数基本上成线性关系。
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（Br ,0）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。
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）。
4、稳定性主要包括温度稳定性、 Nhomakorabea稳定性、化学稳定性和时间稳定性。
（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
永磁电机设计
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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
0.8~1.2 0.8~1.2 1.8~2.2 2.3~2.8 2.5~3.2 2.8~3.5 3.3~3.8 3.8~4.2
密度 /g·cm3
4.5～5.1
表1-4 铁氧体永磁的其它物理特性
电阻率/ μΩ·cm
剩磁温度 系数/%K-1
居里温度 / C
线膨胀系 数/×10-
6K-1
＞106
-0.20
随温度可逆变化的程度可用温度系数 B（r %/K）表示。
BrB（ B0 1t1 Bt00)100
（1－8）
同样，还常用 HcJ （%/K）表示永磁材料的内禀矫顽力随温度
可逆变化的程度。
HcJHH（ ccJJt1Htc0J)100
（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 IL（%）表示。
当 H cJt 和 H K 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用下，永 磁体的工作点在回复线上来回变化，不会造成不可逆退 磁。
永磁材料在不同工作温度下施加退磁磁场引起的磁 性能变化，称为热稳定性。
（3）化学稳定性是指受酸、碱、氧气和氢气等化学因 素的作用，永磁材料内部或表面化学结构发生变化的情 况。
IL B0 B0 100 B0
（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， 符号为 ，单T位c 为K或 。 C
手册或资料中通常提供的是室温 t 0 时的剩余磁感应强度 B rt0 ，则工
作温度 t1 时的剩余磁感应强度 Brt1 为
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。
H cJ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。
图1-5 内禀退磁曲线及与退磁曲线的关系
内禀退磁曲线的矩形度 HK / HcJ越大，磁性能越稳定。H K 为内禀退 磁曲线上当Bi 0.9Br 时所对应的退磁磁场强度值（见图1-5）。
7.0 7.2 7.3 7.3
电阻率/ μΩ·cm
60～65 65 47 50
线膨胀 系数/
10-6K-1
13.0 12.4 11.2 11.2
硬度 HRC
45～47 52 50 50
抗拉强度 /N·mm-2
2 4
2、铁氧体永磁
分 钡铁氧体
类 锶铁氧体
图1-8 铁氧体永磁的退磁曲线
优点： ❖价格低廉 ，制造工艺也较为简单 ❖矫顽力较大 ❖密度小 ❖退磁曲线接近于直线 缺点： ❖剩磁密度不高 ，最大磁能积不大 ❖剩磁温度系数大 ❖矫顽力温度系数为正值 ❖硬而脆，可加工性较差
总结
1、退磁曲线
剩磁密度 B r 矫顽力 H c 最大磁能积 BHmax
2、回复线
回复磁导率 r 拐点
3、内禀退磁曲线
内禀磁感应强度 内禀矫顽力
Bi H cJ
内禀退磁曲线的矩形度 H K
4、稳定性
温度系数 HcJ
损失率
IL
剩余磁感应强度 Brt1
（二）、几种主要永磁材料的基本性能
1、铝镍钴永磁 2、铁氧体永磁 3、稀土永磁 4、粘结永磁
210~280
140~195 190~230 140~200 180~220 165~195
2.64~3.52
1.76~2.45 2.39~2.89 1.76~2.51 2.26~2.77 2.07~2.45
6.50~9.50 6.40~9.60 14.3~17.5 18.0~22.0 20.0~25.5 22.5~28.0 26.0~30.0 30.0~33.5
牌号
剩余磁感 应强度
Br
磁感应强度 矫顽力
Hc
T
kGs
kA/ kOe m
最大磁能积
(BH)max
kJ/ MG·Oe m3
B r 温度 系数 /%K-1
Br
回复磁 导率
r
6.0
36 0.45 10
1.25
LN10 0.6 7.0
48 0.60 12.7
1.6
LNG13 0.7 12.0
44 0.55
T kGs
磁感应强度 矫顽力
Hc
kA/ kOe m
最大磁能积
(BH)max
kJ/ m3 MG·Oe
温度系
/%数K-1Br
（20~
100
）
C
XGS- 0.6~
6~
320~ 4.0~
72~
9.0~
80
0.7
7
384
4.8
76
9.5
XGS- 0.8~
8~ 520~ 6.5~ 120~
15~
144
0.9
9
640
60 0.75 60
7.5
LNGT70 0.9
9
145 1.82 70
8.8
-0.022 -0.016
6.0～7.0 6.0～6.7 3.5～4.8
-0.016
2.4～3.6 2.4～3.6
表1-2 铝镍钴永磁材料部分牌号的物理和力学性能
牌号
LN 10 LNG 13 LNG 32 LNG 52
密度 /g·cm-3
2.0~2.3 5 ≥2
2.8~3.6 3.2~3.8 3.2~3.7 3.6~4.0 3.7~4.0 4.0~4.2
125~160 128~160 128~192 135~190 170~190 135~170 175~210 160~190
1.57~2.01 1.60~2.0 1.60~2.40 1.70~2.38 2.14~2.38 1.70~2.14 2.20~2.64 2.01~2.38
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，1GBs＝r 10－4T）。
图1-2（a） 退磁曲线
磁感应强度矫顽力，简称矫顽
力 ，常简写为 ，单位为A/m
（习H cB惯单位为Oe，H1c Oe＝1000/
（4 ）A/m＝79.577A/m
80A/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 H 的绝对值，或者说，把H 轴 的正方向改变，负轴改为正轴。
450～460
7～15
硬度HV 480～580
3、稀土永磁
分 稀土钴永磁
类 钕铁硼永磁
（1）稀土钴永磁 优点： ❖ B r、H c 及(BH)max都很高 ❖退磁曲线基本上是一条直线 ❖温度系数小 ，居里温度高
缺点：
❖价格贵
❖硬而脆
❖装配困难
表1-5 稀土钴永磁材料部分牌号及其主要磁性能
牌 号
剩余磁感应 强度 Br
32
4.0
LNG32 1.2 12.0
LNG37 1.2
LNG40 1.25 LNG44 1.25
LNG52 1.3
12.5 12.5 13.0
48 0.6 36.9 48 0.6 39.8 52 0.65 43.8 56 0.7 51.7
4.63 5.0 5.5 6.5
LNG60 1.35 13.5
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。
回复线的平均斜率与真空磁导率 0的比值称为相对回复
磁导率，简称为回复磁导率，符号为 rec，简写为 r 。
r
1
0
B H
（1－2）
式中， 0 为真空磁导率，又称磁性能常数， 0 =4π×10-7H/m。
8.0
152
19
XGS- 0.9~
9~ 640~ 8.0~ 152~
19~
160
1.0
10
720
9.0
176
22
-0.09 -0.05 -0.05
回复 磁导 率
r
1.05~ 1.10 1.05~ 1.10 1.05~ 1.10
密度 /g·c m-3
8.2~ 8.3 8.2~ 8.3 8.2~ 8.3
积最大，为
(BH)max14BrHc
（1－1）
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。
Hp外加退磁磁场 PR —回复线 若HQ<Hp，磁密 沿PR 作可逆变化
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 PR 来代替，称为回复线。
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。
退磁曲线的两个极限位置是表征 永磁材料磁性能的两个重要参数。