现代永磁电机理论与设计
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可逆变化；
局部磁滞回线：当在P点时撤去退磁磁场强度HP,磁密只沿曲线PBR回复，重新施加退磁 磁场，只沿RB’P下降； 回复线：用来代替接触较近的局部磁滞回线；
回复线的不可逆变化将影响电机性能的稳定性，应力求避免；
P.7
相对回复线 磁导率： μr =|ΔB| /| ΔR| / μ0
如上图所示：K点之前退磁曲线为直线，此时回复线与退磁曲线重合； 当退磁磁场超过一定值后，曲线急剧下降，K点称为拐点。
将规定尺寸（稀土材料： Φ10*7mm）的样品加热到某一恒定温度，长时间放 置，冷却到室温，，其开路磁通不可你损失小于5%的最高保温温度； Brt0为室温是的剩余磁感应强度，则t1时的剩余磁感应强度Brt1
P.14
1.4.2 磁稳定性
表示在外磁场干扰下永磁材料磁性能变化的大小 內禀矫顽力Hci越大，矩形度越好（或Hk越大），则磁稳定性越高，抗干 扰能力越强；
最理想退磁曲线：回复线与退磁曲线重合的直线，磁性能在运行过程中保持 稳定
P.8
1.3 内禀退磁曲线
表征永磁内在磁性能的曲线 真空中：B= μ0 H 磁性材料中： B= μ0 M+ μ0 H 若磁性材料均匀: B= μ0 M+ μ0 H
M:磁化强度，单位体积磁性材料内磁畴和磁矩的矢量和， 描述磁性材料被 磁化的程度，单位：A/m Bi= μ0 M， Bi：内禀磁感应强度 或 J :磁极化强度 Bi=f(H) 内禀退磁曲线
比较广泛应用于仪器仪表等要求温度稳定性高的永磁电机 2 剩余磁感应强度大 缺点：1 矫顽力较低，抗去磁能力较弱
所以：禁止与任何铁器接触，防止造成失磁；
为了加强其抗去磁能力，铝镍钴永磁磁极通常设计成长柱体和长棒形；
P.17
铁铬钴永磁材料： 研发时间：20世纪70年代 材质特点：加工性能好，有韧性，可以热加工，也可以进行切削等机械加工，可以 粉末冶金，轧带或拉丝 磁性能：与铝钴镍相近
P.18
3 铁氧体永磁材料
应用最广泛，电机中用量最大的永磁材料，非金属永磁材料
常用的有两种：钡铁氧体&锶铁氧体
磁性能差异不大，但锶铁氧体Hc高于钡铁氧体
优点：1 价格低廉 2 制造工艺简单 3 矫顽力较大，抗去磁能力强 4 密度小，质量轻 5 回复线基本与退磁曲线的直线部分重合，不需要像铝镍钴进行稳磁处理；
P.5
➢ 磁能积 表征永磁材料磁性能的重要参数之一
5
6
附： 磁场能量密 度：
ω= (B*H)/2
磁能积：BH 最大磁能积：(BH)max 单位：J/m3 若退磁曲线为直线，如图2，则在（Br/2,Hc/2)处磁能积最大，如图中5和6点
P.6
1.2 回复线
若第二次施加的退磁场强 Hq<Hp,则磁密仍沿PR做 可逆变化，反之，则下降 到Q点，沿新的QS线做
1 2
B为正，H为负，表明施加的磁场与原磁场方向相反， 当H越大，B越小，直至为0，消失 只表示磁场强度单方向改变时，B与H的关系
图2 退磁曲线
两个重要参数：
Br：剩余磁感应强度，H=0，即所有外加磁场撤掉以后，永磁材料内的磁感应强度，单位：T
Hc: 矫顽力，B=0，反映永磁材料的抗去磁能力，单位：Oe 1Oe=80A/m；
现代永磁电机理论与设计
工艺部 夏良俊
P.1
第二章 永磁材料的性能和选用
一、永磁直流电动机介绍 永磁直流电动机：永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机 永磁直流电动机分类： 1、永磁直流无刷电动机 2、永磁直流有刷电动机
P.2
富邦电气电机组成（28ZYT015)
定子
端盖
P.3
转子 电机的构成
P.12
可逆损失： 该损失不可避免
1 Br随温度可逆变化的程度用温度系数αBr 表示：
2 Hci随温度可逆变化的程度用温度系数αBr 表示：
不可逆损失: 温度恢复后磁性能不能恢复到原有值的部分，称为不可逆损失 损失率 ：
P.13
居里温度：
当温度升高至某一温度T时，磁化强度消失，此时T称为居里温度，符号Tc 最高工作温度：
1.4.3 化学稳定性
受碱，酸，氧气，氢气等化学因素的作用，永磁材料内部或表面化学结 构会发生变化，严重影响材料的磁性能。 需采取工艺手段来防止氧化： 1 提高永磁体的密度以减少残留气隙； 2 涂覆保护层：镀锌，镀镍，电泳
P.15
1.4.4 时间稳定性（自然时效）
永磁材料的磁性能会随时间的推移而发生变化 一般以：一定尺寸形状的样品的开路磁通随时间损失的百分比来表示
P.9
磁化强度矫顽力：Hci， 单位：A/m，表征永磁材料抗去磁能力的大小
较早研发的铝镍钴永磁材料： Hci与Hcb相接近；
稀土永磁材料： Hci与Hcb差异加大；
内禀退磁曲线的形状用
矩形度来衡量，矩形度越好， 磁性能越稳定；
用临界场强Hk标志曲线的 矩形度； 当Bi=0.9Br时，H=Hk；
是稀土永磁材料必测 参数之一
缺点：1 剩磁密度不大； 2 温度系数大
温度特性： 矫顽力随温度的升高而升高，随温度的降低而降低；
所以在使用铁氧体所处的最低环境时要进行最大去磁工作点的校核计算
1 永磁材料的磁性能的主要参数
1.1 退磁曲线
➢ 磁滞回线
B=f（H) B:永磁材料磁感应强度 H:外加磁场强度
图 1 磁滞回线 磁滞回线描绘B与H的关系，反映永磁材料磁化过程和磁特性， H越大，回线面积越大，当H达到最大饱和值，此时的回线成为饱和磁滞回线， 此时磁性能最稳定
P.4
Βιβλιοθήκη Baidu
➢退磁曲线
退磁曲线：磁滞回线中第二象限部分的曲线，
与材料的内禀矫顽力和材料的尺寸有关 对永磁材料而言：
随时间变化的磁通损失和所经历时间的对数成线性关系， 设磁通损失为St，则St=klgt 可以从较短的时间磁通损失来推算长时间的磁通损失
P.16
2 铝镍钴永磁材料和铁铬钴永磁材料
铝镍钴永磁材料： 研发时间：20世纪30年代 材质特点：硬而脆，加工性能差，仅能进行少量的磨削和电火花加工 优点：1 温度系数低
P.10
1.4 稳定性
用永磁材料的磁性能随环境温度和时间的变化率来表示其 稳定性
主要包括： 1 热稳定性 2 磁稳定性 3 化学稳定性 4 时间稳定性
P.11
1.4.1 热稳定性（温度稳定性） 所处环境温度变化引起磁性能变化的程度；
温度升高，磁感应强度B降低； 当温度降低时，磁感应强度增大，但不能恢复到之前的水平
局部磁滞回线：当在P点时撤去退磁磁场强度HP,磁密只沿曲线PBR回复，重新施加退磁 磁场，只沿RB’P下降； 回复线：用来代替接触较近的局部磁滞回线；
回复线的不可逆变化将影响电机性能的稳定性，应力求避免；
P.7
相对回复线 磁导率： μr =|ΔB| /| ΔR| / μ0
如上图所示：K点之前退磁曲线为直线，此时回复线与退磁曲线重合； 当退磁磁场超过一定值后，曲线急剧下降，K点称为拐点。
将规定尺寸（稀土材料： Φ10*7mm）的样品加热到某一恒定温度，长时间放 置，冷却到室温，，其开路磁通不可你损失小于5%的最高保温温度； Brt0为室温是的剩余磁感应强度，则t1时的剩余磁感应强度Brt1
P.14
1.4.2 磁稳定性
表示在外磁场干扰下永磁材料磁性能变化的大小 內禀矫顽力Hci越大，矩形度越好（或Hk越大），则磁稳定性越高，抗干 扰能力越强；
最理想退磁曲线：回复线与退磁曲线重合的直线，磁性能在运行过程中保持 稳定
P.8
1.3 内禀退磁曲线
表征永磁内在磁性能的曲线 真空中：B= μ0 H 磁性材料中： B= μ0 M+ μ0 H 若磁性材料均匀: B= μ0 M+ μ0 H
M:磁化强度，单位体积磁性材料内磁畴和磁矩的矢量和， 描述磁性材料被 磁化的程度，单位：A/m Bi= μ0 M， Bi：内禀磁感应强度 或 J :磁极化强度 Bi=f(H) 内禀退磁曲线
比较广泛应用于仪器仪表等要求温度稳定性高的永磁电机 2 剩余磁感应强度大 缺点：1 矫顽力较低，抗去磁能力较弱
所以：禁止与任何铁器接触，防止造成失磁；
为了加强其抗去磁能力，铝镍钴永磁磁极通常设计成长柱体和长棒形；
P.17
铁铬钴永磁材料： 研发时间：20世纪70年代 材质特点：加工性能好，有韧性，可以热加工，也可以进行切削等机械加工，可以 粉末冶金，轧带或拉丝 磁性能：与铝钴镍相近
P.18
3 铁氧体永磁材料
应用最广泛，电机中用量最大的永磁材料，非金属永磁材料
常用的有两种：钡铁氧体&锶铁氧体
磁性能差异不大，但锶铁氧体Hc高于钡铁氧体
优点：1 价格低廉 2 制造工艺简单 3 矫顽力较大，抗去磁能力强 4 密度小，质量轻 5 回复线基本与退磁曲线的直线部分重合，不需要像铝镍钴进行稳磁处理；
P.5
➢ 磁能积 表征永磁材料磁性能的重要参数之一
5
6
附： 磁场能量密 度：
ω= (B*H)/2
磁能积：BH 最大磁能积：(BH)max 单位：J/m3 若退磁曲线为直线，如图2，则在（Br/2,Hc/2)处磁能积最大，如图中5和6点
P.6
1.2 回复线
若第二次施加的退磁场强 Hq<Hp,则磁密仍沿PR做 可逆变化，反之，则下降 到Q点，沿新的QS线做
1 2
B为正，H为负，表明施加的磁场与原磁场方向相反， 当H越大，B越小，直至为0，消失 只表示磁场强度单方向改变时，B与H的关系
图2 退磁曲线
两个重要参数：
Br：剩余磁感应强度，H=0，即所有外加磁场撤掉以后，永磁材料内的磁感应强度，单位：T
Hc: 矫顽力，B=0，反映永磁材料的抗去磁能力，单位：Oe 1Oe=80A/m；
现代永磁电机理论与设计
工艺部 夏良俊
P.1
第二章 永磁材料的性能和选用
一、永磁直流电动机介绍 永磁直流电动机：永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机 永磁直流电动机分类： 1、永磁直流无刷电动机 2、永磁直流有刷电动机
P.2
富邦电气电机组成（28ZYT015)
定子
端盖
P.3
转子 电机的构成
P.12
可逆损失： 该损失不可避免
1 Br随温度可逆变化的程度用温度系数αBr 表示：
2 Hci随温度可逆变化的程度用温度系数αBr 表示：
不可逆损失: 温度恢复后磁性能不能恢复到原有值的部分，称为不可逆损失 损失率 ：
P.13
居里温度：
当温度升高至某一温度T时，磁化强度消失，此时T称为居里温度，符号Tc 最高工作温度：
1.4.3 化学稳定性
受碱，酸，氧气，氢气等化学因素的作用，永磁材料内部或表面化学结 构会发生变化，严重影响材料的磁性能。 需采取工艺手段来防止氧化： 1 提高永磁体的密度以减少残留气隙； 2 涂覆保护层：镀锌，镀镍，电泳
P.15
1.4.4 时间稳定性（自然时效）
永磁材料的磁性能会随时间的推移而发生变化 一般以：一定尺寸形状的样品的开路磁通随时间损失的百分比来表示
P.9
磁化强度矫顽力：Hci， 单位：A/m，表征永磁材料抗去磁能力的大小
较早研发的铝镍钴永磁材料： Hci与Hcb相接近；
稀土永磁材料： Hci与Hcb差异加大；
内禀退磁曲线的形状用
矩形度来衡量，矩形度越好， 磁性能越稳定；
用临界场强Hk标志曲线的 矩形度； 当Bi=0.9Br时，H=Hk；
是稀土永磁材料必测 参数之一
缺点：1 剩磁密度不大； 2 温度系数大
温度特性： 矫顽力随温度的升高而升高，随温度的降低而降低；
所以在使用铁氧体所处的最低环境时要进行最大去磁工作点的校核计算
1 永磁材料的磁性能的主要参数
1.1 退磁曲线
➢ 磁滞回线
B=f（H) B:永磁材料磁感应强度 H:外加磁场强度
图 1 磁滞回线 磁滞回线描绘B与H的关系，反映永磁材料磁化过程和磁特性， H越大，回线面积越大，当H达到最大饱和值，此时的回线成为饱和磁滞回线， 此时磁性能最稳定
P.4
Βιβλιοθήκη Baidu
➢退磁曲线
退磁曲线：磁滞回线中第二象限部分的曲线，
与材料的内禀矫顽力和材料的尺寸有关 对永磁材料而言：
随时间变化的磁通损失和所经历时间的对数成线性关系， 设磁通损失为St，则St=klgt 可以从较短的时间磁通损失来推算长时间的磁通损失
P.16
2 铝镍钴永磁材料和铁铬钴永磁材料
铝镍钴永磁材料： 研发时间：20世纪30年代 材质特点：硬而脆，加工性能差，仅能进行少量的磨削和电火花加工 优点：1 温度系数低
P.10
1.4 稳定性
用永磁材料的磁性能随环境温度和时间的变化率来表示其 稳定性
主要包括： 1 热稳定性 2 磁稳定性 3 化学稳定性 4 时间稳定性
P.11
1.4.1 热稳定性（温度稳定性） 所处环境温度变化引起磁性能变化的程度；
温度升高，磁感应强度B降低； 当温度降低时，磁感应强度增大，但不能恢复到之前的水平