永磁材料及磁路基础
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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
BrBr(t1 B )r (t0 B )r(t0)(t1 1t0)10 % 0
（13）不可逆损失
（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
（1）永磁磁路
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 软磁材料：导磁部件 气隙：能量转换的主要空间
（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：
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
烧结钴基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
烧结铁基永磁体退磁曲线随温度变化 Br=0.08~0.13%/ °C Hci=0.5~0.65%/ °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
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）
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 铁基稀土永磁
（来自百度文库）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。
B 0(H M) 0 真空磁导率
（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
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
径向励磁的串联磁路
模型
空载场磁力 线
磁路第一定理
通过任一闭合曲面S的磁通量等于零
n
i 0
i1
s BdS 0
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。
L HdL I
n
H i L i I
i1
n
K
F i N j I j
i1
j1
(3) 磁路和电路的相似性和不同性
磁路和电路的不同之处：
1、永磁材料综述与扩展
（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
（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）
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
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
混合励磁结构
磁体优缺点互补 降低成本 应具有相等的磁动势
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
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
（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
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
Br Br(t0B)r (t0B)r(t0)10% 0
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
（12）温度系数
类别：
剩磁感应强度温度系数Br 矫顽力温度系数 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
BrBr(t1 B )r (t0 B )r(t0)(t1 1t0)10 % 0
（13）不可逆损失
（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
（1）永磁磁路
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 软磁材料：导磁部件 气隙：能量转换的主要空间
（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：
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
烧结钴基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
烧结铁基永磁体退磁曲线随温度变化 Br=0.08~0.13%/ °C Hci=0.5~0.65%/ °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
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）
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 铁基稀土永磁
（来自百度文库）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。
B 0(H M) 0 真空磁导率
（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
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
径向励磁的串联磁路
模型
空载场磁力 线
磁路第一定理
通过任一闭合曲面S的磁通量等于零
n
i 0
i1
s BdS 0
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。
L HdL I
n
H i L i I
i1
n
K
F i N j I j
i1
j1
(3) 磁路和电路的相似性和不同性
磁路和电路的不同之处：
1、永磁材料综述与扩展
（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
（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）
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
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
混合励磁结构
磁体优缺点互补 降低成本 应具有相等的磁动势
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
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
（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
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
Br Br(t0B)r (t0B)r(t0)10% 0
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