31永磁材料及磁路基礎(chǔ)

1、3.1永磁材料及永磁磁路基礎(chǔ)永磁材料及永磁磁路基礎(chǔ)電機以磁場為媒介進行機械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置磁場的產(chǎn)生：1、電勵磁2、永磁（1）鐵磁材料包括以下三種材料：?軟磁材料?矯頑力小于100A/m?作為導磁部件：定轉(zhuǎn)子沖片等?半硬磁材料?矯頑力為100-1000A/m?磁滯材料：磁滯電機的轉(zhuǎn)子?硬磁材料?矯頑力大于1000A/m?作為磁源：永磁材料1、永磁材料綜述與擴展、永磁材料綜述與擴展（2）永磁材料的發(fā)展?20世紀30年代：鋁鎳鈷永磁出現(xiàn)最大磁能積達85kj/m3（10.7MG ? Oe）?20世紀50年代：鐵氧體永磁出現(xiàn)最大磁能積達40kj/m3 （4.1MG ? Oe）?20世紀608

2、0年代：稀土永磁出現(xiàn)最大磁能積達431.3kj/m3（54.2MG ? Oe）（3） 稀土永磁材料的發(fā)展?第一代稀土永磁：1:5型釤鈷永磁（RCo5）?1967年美國K.J.Strnat教授發(fā)現(xiàn)?最大磁能積達199kj/m3 （ 25MG ? Oe）?第二代稀土永磁： 2:17型釤鈷永磁（R2Co17）?1973年出現(xiàn)?最大磁能積達258.6kj/m3 （ 32.5MG ? Oe）?第三代稀土永磁：釹鐵硼永磁（NdFeB)?1983年日本住友公司和美國通用汽車公司發(fā)現(xiàn)?最大磁能積達431.3kj/m3（54.2MG ? Oe）（4） 稀土永磁材料的分類?按成型方法：燒結(jié)稀土永磁粘結(jié)稀土永磁?按

3、元素組成：鈷基稀土永磁鐵基稀土永磁（5）鐵磁材料的磁化過程?物質(zhì)的磁化是由于其內(nèi)部的分子電流轉(zhuǎn)向后合成磁矩不等于零所致。?起始磁化曲線?磁化過程?磁滯回線（6）稀土永磁材料的退磁曲線?第二象限的一段直線?磁化強度M表示物質(zhì)的磁化程度。真空磁導率?00)(?MHB（7）稀土永磁材料的特性?剩余磁感應(yīng)強度Br?矯頑力Hc?內(nèi)稟矯頑力Hci?最大磁能積（B?H）max?溫度系數(shù)?不可逆損失（8）剩余磁感應(yīng)強度 Br?飽和時，去掉外磁場時的磁感應(yīng)強度Br?愈大愈好（9）矯頑力Hc?飽和時，當磁感應(yīng)強度降到零時所需要的反向磁場強度?代表抗外磁場干擾的能力?Hc愈大，磁體在磁化方向的厚度可以愈?。?0 ）

4、最大磁能積（B?H）max?表示磁體向外磁路提供的磁場能量?決定于三個因素：?剩余磁感應(yīng)強度Br?矯頑力Hc?形狀系數(shù)?（B?H）max=Br ?Hc/4（11 ）內(nèi)稟矯頑力Hci?飽和時，當剩余磁化強度Mr降到零時所需要的反向磁場強度?決定磁體的溫度穩(wěn)定性?代表抗外磁場干擾的能力內(nèi)稟矯頑力Hci的物理意義?退磁曲線上任一點的磁能積向外磁路提供的磁場能量?內(nèi)稟退磁曲線上任一點的磁能積內(nèi)部儲藏的磁場能量?外磁場為Hc時，B=0，磁體不向外提供能量，但磁體本身仍有能量?外磁場為Hci時，M=0，磁體被退磁，磁體完全無能量?Hci真正代表磁體擁有磁場能量和抗外磁場的能力（12 ）溫度系數(shù)?類別：?剩

5、磁感應(yīng)強度溫度系數(shù)?Br?矯頑力溫度系數(shù)?Hc?內(nèi)稟矯頑力溫度系數(shù)?Hci?定義：?溫度變化1C時，性能可逆變化的百分比%100)(1)()()(01001?tttBtBtBrrrBr?（13）不可逆損失?類別：?剩磁感應(yīng)強度不可逆損失?矯頑力不可逆損失?內(nèi)稟矯頑力不可逆損失?定義：?從室溫開始，經(jīng)加熱（或冷卻）再回到室溫時磁性能變化的百分比%100)()()(000?tBtBtBBrrrr影響溫度系數(shù)和不可逆損失的因素?材料成分?成型方法?溫度變化范圍（14）燒結(jié)鈷基（稀土鈷）、燒結(jié)鐵基（釹鐵硼）燒結(jié)鈷基（稀土鈷）、燒結(jié)鐵基（釹鐵硼）永磁體退磁曲線隨溫度變化永磁體退磁曲線隨溫度變化?Br=0

6、.030.05%/ C?Hci=0.20.4%/ C?溫度穩(wěn)定性稍好燒結(jié)鈷基永磁體退磁曲線隨溫度變化燒結(jié)鈷基永磁體退磁曲線隨溫度變化燒結(jié)鐵基永磁體退磁曲線隨溫度變化燒結(jié)鐵基永磁體退磁曲線隨溫度變化?Br=0.080.13%/ C?Hci=0.50.65%/ C?溫度穩(wěn)定性較差（15 ）第一、第二代燒結(jié)鈷基稀土永磁的特點?高的磁特性?直線退磁特性?耐高溫?溫度穩(wěn)定性較好?較脆，不能車、銑等機加工?價格較貴（16 ）燒結(jié)鐵基稀土永磁的特點?最高的磁特性?直線退磁特性?耐高溫性稍差?溫度穩(wěn)定性稍差?較脆，不能車、銑等機加工?易氧化?價格較低（18 ）粘結(jié)鐵基稀土NdFeB 磁體永磁的特點?工藝簡單，

7、適合批量生產(chǎn)?成本較低?可機加工?良好的熱和化學穩(wěn)定性?成型尺寸精度高?直線退磁特性?較低的磁特性（19 ）粘結(jié)NdFeB 磁體的磁特性及物理特性2、永磁磁路及永磁磁路的基本定律、永磁磁路及永磁磁路的基本定律?磁路：磁通所經(jīng)過的路徑?各類電機的磁路基本一致?永磁電機磁路的構(gòu)成?永磁體：磁勢源?軟磁材料：導磁部件?氣隙：能量轉(zhuǎn)換的主要空間（1）永磁磁路?磁路第一定理通過任一閉合曲面S的磁通量等于零?sniiBdS 001?（2）永磁磁路的基本定律）永磁磁路的基本定律永磁磁路的基本定律同電勵磁磁路的基本定律相同，包括：永磁磁路的基本定律同電勵磁磁路的基本定律相同，包括：?磁路第二定理任一閉合磁路中，各段磁壓降的代數(shù)和總等于各段磁動勢的代數(shù)和。?KjjjniiniiiLINFILHIHdL111(3) 磁路和電路的相似性和不同性磁路和電路的相似性和不同性磁路和電路的不同之處：磁路和電路的不同之處：?有絕緣材料，沒有絕磁材料?磁通路經(jīng)難以約束?漏磁修正磁路第一、第二定律?磁路歐姆定律只適合線性鐵磁材料?沒有磁斷路現(xiàn)象3、稀土永磁電機磁路的基本結(jié)構(gòu)形式、稀土永磁電機磁路的基本結(jié)構(gòu)形式?串聯(lián)磁路和并聯(lián)磁路?徑向勵磁、切向勵磁和軸向勵磁?拼塊式結(jié)構(gòu)?混合勵磁結(jié)構(gòu)徑向勵磁的串聯(lián)磁路徑向勵磁的串聯(lián)磁路模型空載場磁力線徑向勵磁的串聯(lián)