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永磁材料的哪些參數(shù)影響永磁電機的性能?


永磁電機的發(fā)展與永磁材料的發(fā)展密切相關,世界上第一臺出現(xiàn)在19世紀20年代的電機是一臺永磁電機,它能從永磁體產生勵磁磁場。但當時使用的永磁材料是天然磁鐵礦(Fe3O4),其磁能密度非常低,由天然磁鐵礦(Fe3O4)制成的電機體積龐大,很快被電勵磁電機取代。

隨著各種電機的迅速發(fā)展和電流充磁器的發(fā)明,人們對永磁材料的機理、成分和制造技術進行了深入研究,先后發(fā)現(xiàn)了碳鋼和鎢鋼(最大磁能積約為2.7kJ/m3),鈷鋼(最大磁能積約為7.2kJ/m3)和許多其他永磁材料。特別是,20世紀30年代出現(xiàn)的AlNiCo永磁體(最大磁能積高達85kJ/m3)和20世紀50年代出現(xiàn)的鐵氧體永磁體(最大磁能積高達40kJ/m3)的磁性得到了極大改善。因此,各種微型和小型電機都使用永磁體進行勵磁。AlNiCo永磁體的矯頑力較低(36-160ka/m),鐵氧體永磁體的剩磁密度不高(0.2-0.44t),這限制了其在電機中的應用范圍。

直到20世紀60年代和80年代,釤鈷永磁體和釹鐵硼永磁體相繼問世,它們的高剩磁、高矯頑力、高能量積和優(yōu)良的線性退磁曲線磁性特別適合制造電機,使永磁電機的發(fā)展進入了一個新的歷史時期。

1.剩磁

對于直流電機,在相同的繞組參數(shù)和試驗條件下,剩磁越高,空載轉速越低,空載電流越低,最大扭矩越大,最高效率點的效率越高。在實際測試中,通常采用空載轉速和最大轉矩來確定永磁材料的剩磁標準。對于相同的繞組參數(shù)和電氣參數(shù),剩磁越高,空載速度越低,空載電流越低的原因是運行中的電機在相對較低的速度下產生足夠的反向感應電壓,從而減小施加在繞組上的電動勢的代數(shù)和。

2.矯頑力

在電機運行過程中,經常會受到溫度和反向退磁的影響。從電機設計的角度來看,矯頑力越大,永磁材料的厚度方向越小,矯頑力越小,永磁材料的厚度方向越大。

3.效率曲線的平直度

平直度僅影響電機性能測試效率曲線的平坦度,雖然電機效率曲線的平直度尚未被列為重要的指標標準,但這對于自然道路條件下的電機的連續(xù)行駛距離非常重要。由于路況不同,電機不能始終在最大效率點工作。這就是為什么某些電機的最大效率較低,但運行距離較長的原因之一。一個好的電機不僅應具有高的最大效率,而且效率曲線應盡可能平坦,效率降低的斜率越低越好。隨著電機市場、技術和標準的成熟,這將逐漸成為一項重要標準。

4.性能一致性

不一致剩磁:即使是一些性能特別高的單個剩磁也不好,因為每個單向磁場段的磁通量不一致,導致扭矩和振動不對稱。矯頑力不一致:特別是個別產品的矯頑力太低,容易發(fā)生反向退磁,導致磁鐵磁通量不一致和電機振動,這種影響對于無刷電機更為顯著。

結論

電機使用永磁體來產生電機的磁場,它不需要勵磁線圈或勵磁電流,它效率高,結構簡單,是一種很好的節(jié)能電機。與傳統(tǒng)的電勵磁電機相比,永磁電機具有結構簡單、運行可靠、體積小、重量輕、損耗低、效率高等明顯優(yōu)點。永磁電機的應用范圍極為廣泛,幾乎涵蓋航空航天、國防、工農業(yè)生產和日常生活的所有領域。隨著高性能永磁材料的發(fā)展和控制技術的飛速發(fā)展,永磁電機的應用將更加廣泛。

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