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2013-06-29
永磁同步電機(jī)之永磁材料的發(fā)展大體上可分為以下幾個階段
1.基于碳鋼的永磁
1910年以前,主要用含碳量為1 . 5 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的高碳鋼作為永磁材料,后來將碳、鎢、鉻添加到鋼中,使鋼在常溫下內(nèi)部存在各種不均勻性(包括晶體結(jié)構(gòu)的不均勻、內(nèi)應(yīng)力的不均勻、磁性強(qiáng)弱的不均勻等)以改善鋼的磁性能,制成了碳鋼、鎢鋼、鉻鋼等多種永磁材料。 1900年發(fā)現(xiàn)了鎢鋼,其最大磁能積達(dá)到0 . 34MGOe ( IMGOe " skl / m3)。 1916年,日本金屬物理學(xué)家本多光太郎發(fā)現(xiàn)加鉆的鎢鋼具有強(qiáng)磁性,開始了新型永磁合金的研究,1 917年制成含鉆量為36 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Fe - - Co永磁合金,其最大磁能積達(dá)到1 .SMG0e 。
2.鋁鎳鉆永磁
1931年,日本的三島德七發(fā)明了萬e一Ni一Al三元永磁合金;1933年,本多光太郎研制出鋁鎳鉆永磁。 1938年,英國人奧利弗等在Fe - - Ni一AI的基礎(chǔ)上加人Co并采用磁場熱處理方法改善了合金的磁性,20世紀(jì)40年代初,荷蘭的范于爾克等人用同樣方法制成高性能的AINICo:合金。后來,美國的埃貝林和英國的麥凱旋格等人發(fā)現(xiàn)定向結(jié)晶法可顯著改善合金磁性。 1 956年,荷蘭人科赫等制成含欽的FeNICoAITi合金,矯頑力顯著提高。 1960年出現(xiàn)了定向結(jié)晶的AINICos磁體,后來又出現(xiàn)了定向結(jié)晶含欽的AINICos合金,與最初的鋁鎳鉆永磁相比,矯頑力提高了20 。%,剩磁密度提高了56 %,最大磁能積提高了557%。
3.鐵氧體永磁
1913年,Hausknecht對氧化鐵和氧化鋇的混合物進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)BaO + 5Fe203的退火樣品有高的磁性。 1938年,日本的Kato和Takei用粉末氧化物制成永磁,標(biāo)志著鐵氧體永磁的誕生。 1947年,新西蘭的J . L . Snoeck出版了《鐵磁材料的最新發(fā)展》,公布了他們所發(fā)明的具有強(qiáng)磁性、高電阻率的鐵氧體永磁。 1 952年,Went等人研制成功了最大磁能積為IMGOe的各向同性鋇鐵氧體永磁,并取得了專利。 1954年,各向異性鋇鐵氧體問世,最大磁能積達(dá)4 . 45MG0e 。 1959年,J . Smit和H . P . J . Wijn出版了關(guān)于鐵氧體永磁的專著《鐵氧體》 。 1 963年,高矯頑力銘鐵氧體永磁誕生,當(dāng)時(shí)國外研究水平已達(dá)SMG0e 。
4.稀土永磁
人類對稀土永磁材料的認(rèn)識是從1 935年列寧格勒的科學(xué)家在《 Nature 》上發(fā)表的一篇文章《具有高于34OkA / m矯頑力的Nd一Fe材料》開始的。稀土永磁材料自20世紀(jì)60年代問世以來,經(jīng)歷了三個階段,即第一代(1 ' 5型Sn1Cos)、第二代(2 : 17型SmZ Co17)和第三代(NdFeB)。稀土是化學(xué)元素周期表中斕系元素―斕、缽、錯、欽、樞、杉、鋪、扎、試、摘、欽、餌、飪、臆、嚕,以及與斕系元素密切相關(guān)的兩個元素―抗和憶,共17種元素。最初是在瑞典的比較稀少的礦物中發(fā)現(xiàn)的,“土”是當(dāng)時(shí)對不溶于水的物質(zhì)的習(xí)慣稱呼,故稱稀土。第二次世界大戰(zhàn)后,隨著稀土元素分離技術(shù)和低溫技術(shù)的發(fā)展,人們對稀土元素的低溫特性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)稀土元素在低溫下大多有很強(qiáng)的磁性,但由于其居里溫度低于室溫,因此不能直接制成永磁材料??紤]到鐵、鎳、鉆等元素在常溫下具有很強(qiáng)的磁性,人們開始研究利用稀土與鐵、鉆的合金來提高稀土元素在常溫下的磁性能。
1959年出現(xiàn)的GdCos合金具有較強(qiáng)的磁晶各向異性,1966年發(fā)現(xiàn)了Y(無5合金,1967年,美國學(xué)者K J . Strant等人研制出最大磁能積為5MG(美的阮1O兀粉末粘結(jié)永磁材料,成為第一代稀土永磁材料誕生的里程碑。 1968年采用普通制粉法制造的阮匯仇的最大磁能積為SM(匯泥,同年采用靜壓工藝,制造出最大磁能積為17 . SM ( X兔的SmCos永磁體。 1970年首次采用液相燒結(jié)法制造S11(溉永磁體,從而使Sn1(為:的制造工藝逐步走向完善與成熟。1977年,日本的T . Ojima等人利用粉末冶金法研制出最大磁能積為30MG0e的Sm : Co17永磁材料,標(biāo)志著第二代稀土永磁材料的誕生。