永磁同步電機(jī)之稀土鉆永磁

目前生產(chǎn)的稀土鉆永磁材料主要有兩類：一類是RCos，其中R代表稀土元素，稱為1 ' 5稀土鉆；另一類是RZ Col :，稱為2 , 17稀土鉆。在稀土鉆中，Cu 、 Fe 、 Cr 、 Mn都可部分取代鉆，仍能獲得良好的磁性能。 1 , 5系列的矯頑力比2 ' 17系列高，而2 ' 17系列的剩磁比1 , 5系列高。在退磁場較大的場合宜用1 , 5系列永磁體。稀土鉆永磁體的剩磁一般為0 . 85一1 . 15T，矯頑力可達(dá)SOOkA / m，最大磁能積達(dá)258 . 6kJ／耐，退磁曲線基本為直線，抗去磁能力強(qiáng)。

稀土鉆永磁居里溫度高，一般為710一800 ℃，剩磁溫度系數(shù)為一（0 . 03一0 . 09 ) % / K ,磁性能穩(wěn)定性好，可在300 ℃高溫下使用。此外，稀土鉆永磁具有很強(qiáng)的耐腐蝕和抗氧化能力，通常不需做表面處理。稀土鉆永磁硬而脆，抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度較小。盡管稀土鉆磁性能優(yōu)異，但含有儲(chǔ)量稀少的稀土金屬衫和昂貴的戰(zhàn)略金屬鉆，價(jià)格昂貴，使其應(yīng)用受到了很大限制，主要用于要求體積小、重量輕、性能穩(wěn)定的場合。表2一9是部分稀土鉆永磁的磁性能，圖2一9是其中的Y又20和YXGe24永磁體在不同溫度下的退磁曲線和內(nèi)察退磁曲線。

二、教鐵硼永磁

欽鐵硼永磁的主要成分是NdZ Fe14B，是目前磁性能最強(qiáng)的永磁材料。它的最大磁能積可達(dá)398kJ／耐，為鐵氧體永磁材料的5一12倍、鋁鎳鉆永磁材料的3一10倍，理論值為527劫／耐；剩磁最高可達(dá)1 . 47T，矯頑力最高可超過I000kA / m，能吸起相當(dāng)于自身重量640倍的重物。由于不含鉆且欽在稀土中的含量遠(yuǎn)高于衫，鉸鐵硼的價(jià)格比稀土鉆要低得多。

欽鐵硼永磁的居里溫度低，為3 10 - 41 0 ℃，溫度穩(wěn)定性較差，剩磁溫度系數(shù)為一（0 . 095一0．巧）% / K，矯頑力溫度系數(shù)為一（0 . 4一。．7 ) % / K，通常最高工作溫度為150 ℃，目前已有商業(yè)化的耐200 ℃高溫的欽鐵硼永磁。常溫下退磁曲線為直線，但高溫下退磁曲線的下部發(fā)生彎曲，若設(shè)計(jì)不當(dāng)，易發(fā)生不可逆退磁。

欽鐵硼永磁含有大量的欽和鐵，易銹蝕，化學(xué)穩(wěn)定性欠佳，其表面通常需做電鍍處理，如鍍鋅、鎳、錫、銀、金等，也可以做磷化處理或噴涂環(huán)氧樹脂以減慢其氧化速度，通常涂層厚度為10一40。欽鐵硼永磁的力學(xué)性能較好，可切割加工及鉆孔。表2一10為部分燒結(jié)欽鐵硼產(chǎn)品的磁性能，圖2一10為其中N33SH的溫度特性。

三、粘結(jié)永磁

粘結(jié)永磁材料是將永磁材料粉末與其他材料，如合成橡膠、塑料、低熔點(diǎn)金屬、樹脂等混合制成的永磁材料。采用注人成形、壓縮成形、擠壓成形等方法，可以制成形狀復(fù)雜的永磁體，具有力學(xué)性能好、尺寸精度高、不變形、材料利用率高、形狀可以復(fù)雜多樣的優(yōu)點(diǎn)，但也存在明顯的缺點(diǎn)。在一般的粘結(jié)永磁體中，粘結(jié)劑大約占體積的40％左右，因此與相應(yīng)的燒結(jié)永磁體相比，磁性能成倍下降，且其允許使用溫度不如燒結(jié)的高。鐵氧體、衫鉆和欽鐵硼都可以制成粘結(jié)永磁體。通常燒結(jié)欽鐵硼的性能比燒結(jié)鐵氧體高幾倍，粘結(jié)欽鐵硼的磁性能介于兩者之間，填補(bǔ)了兩者之間的空白，因此應(yīng)用較多。表2一11 、表2一12分別是部分粘結(jié)鐵氧體和粘結(jié)欽鐵硼的磁性能。

四 、電機(jī)中常用永磁材料的綜合對(duì)比

上述永磁材料中，在電機(jī)中常用的有鋁鎳鉆、鐵氧體、衫鉆和欽鐵硼永磁材料。它們中典型材料的綜合對(duì)比見表2一13 。