同步電機之關(guān)于永磁材料的磁穩(wěn)定性

    永磁材料的磁穩(wěn)定性是指在使用過程中，因受到外界溫度、磁場沖擊和振動等因素的影響，而使磁性能不變化的能力。對永磁材料的磁性能的變化分為不可逆變化與可逆變化兩種情況：可逆變化是指在一定條件下磁性能可以恢復(fù)到原始狀態(tài)；而不可逆變化是指外界因素撤掉后，其磁性能不可能恢復(fù)到最初狀態(tài)。

1．永磁材料磁性能的可逆變化

永磁材料的磁性能在溫度變化時要發(fā)生變化，所以我們特別關(guān)心永磁材料在使用溫度下的磁性能。在設(shè)計電機時都是以電機工作溫度來計算永磁電機的特性，如果溫度發(fā)生變化，永磁材料磁性能變化，電機的性能也發(fā)生變化。但是這種變化如果磁性材料恢復(fù)到初始狀態(tài)時，磁性材料磁性能也恢復(fù)到原來狀態(tài)，一般稱永磁材料的這種變化為可逆變化。

2．永磁材料磁性能不可逆變化及其防止

永磁材料磁性能的不可逆退磁是當(dāng)永磁材料磁性能發(fā)生變化后又恢復(fù)到初始狀態(tài)時，磁性材料磁性能不能恢復(fù)到原來狀態(tài)，這稱之為不可逆變化。其原因與以下條件有關(guān)：

l）外界溫度的影響外界溫度變化時在退磁曲線范圍內(nèi)為可逆變化，但當(dāng)溫度變化較大時也會產(chǎn)生不可逆變化。為了防止這種退磁的產(chǎn)生，通?？刹捎孟率鲛k法，即用熱老化或冷老化方法處理。所謂熱老化是指將充磁后的永磁體，放在比使用最高環(huán)境溫度高50 ℃左右的烤箱里，烘烤5一7h 。而冷老化是指將永磁體放在比使用環(huán)境溫度再低10 ℃左右的冷凍箱里冷凍2一4h，這樣磁性能就穩(wěn)定了，但這種方法只對鐵氧體永磁材料有效。不論熱老化還是冷老化處理后的永磁體，都不允許再充磁，否則將失去老化作用。

2）外界強磁場的影響外界強磁場包括高壓電磁線圈、強磁的醫(yī)療設(shè)備及電機本身的電樞反應(yīng)磁場引起不可逆退磁。防止方法是采用大于外來干擾磁場進(jìn)行穩(wěn)磁處理。

3）外界沖擊振動的影響永磁材料在外界強沖擊振動等條件下也會失磁，特別是永磁材料在運輸、搬運等情況下，永磁體最好有不導(dǎo)磁材料屏蔽包裝后運輸，并避免振動和沖擊。

2 . 3 . 4永磁材料的應(yīng)用

1．永磁材料的選擇

永磁材料品種很多，性能差別很大，因此在永磁電機設(shè)計時，必須選擇適宜的品種及具體的性能指標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)有的永磁材料性能和電機的性能要求來選用。

l）對于性能和可靠性要求高而價格不是主要考慮因素的場合，適宜選用SmZ Col：稀土永磁材料，而用于高溫和退磁場大的場合，應(yīng)選擇SmC05稀土永磁材料。

2）對于性能無特殊要求、體積與重量限制不嚴(yán)而價格是主要考慮因素的場合，應(yīng)選擇鐵氧體永磁材料。

3）工作溫度超過300 ℃而對溫度穩(wěn)定性要求嚴(yán)格的場合，如各種測量儀器用電動機需采用溫度系數(shù)低的鋁鎳鉆永磁材料。

4）在生產(chǎn)批量大且磁極形狀復(fù)雜的場合，優(yōu)先采用粘結(jié)永磁材料。

5）隨著欽鐵硼永磁材料價格的逐步降低和性能完善，不僅在部分場合可以取代其他永磁材料，而且還可以用永磁電機取代傳統(tǒng)電勵磁電機。

2．使用永磁材料時注意事項

本書前面提供的各種永磁材料的磁性能數(shù)據(jù)，摘自國家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)的典型數(shù)據(jù)，永磁材料的實用性與生產(chǎn)廠的具體工藝有關(guān)，與標(biāo)準(zhǔn)值之間有一定的偏差，同一種牌號的永磁材料，不同工廠或同一工廠不同批號之間都會有一定的差別，而且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能數(shù)據(jù)是以特定的形狀尺寸為樣品測試而得的，這與電機中采用的永磁體形狀與尺寸也有差別，另外充磁機容量大小與充磁方法都會影響永磁材料的磁性能，因此為了提高計算的準(zhǔn)確性，在有條件時最好能抽測樣品的退磁曲線。對于一致性要求高的電機，更需要對永磁材料逐片檢查。

永磁材料磁性能除和材料成分及制造工藝相關(guān)外，還和磁場熱處理工藝有關(guān)。所謂磁場熱處理，是指永磁材料在分解反應(yīng)過程中外加磁場，經(jīng)過磁場熱處理后，磁性能提高，而且順磁場方向大，垂直磁場方向小，這叫各相異性。如對于沒有經(jīng)過磁場熱處理的永磁材料就沒有方向性，這稱為各相同性。對于各相異性的永磁材料，充磁時磁場方向應(yīng)與磁場熱處理方向一致，否則磁性能要降低。

為了保證永磁電機在運行時性能穩(wěn)定，不發(fā)生明顯不可逆退磁，在使用前應(yīng)先進(jìn)行穩(wěn)磁處理，也叫老化處理，其方法如2 . 3 . 3節(jié)中老化處理所述。