永磁电机的发展与永磁材料的发展息息相关。中国是世界上最早发现永磁材料磁特性并将其应用于实践的国家。2000多年前，中国利用永磁材料的磁特性制作了指南针，在航海、军事等领域发挥了巨大作用，成为中国古代四大发明之一。
世界上第一台电动机出现于20世纪20年代，是利用永久磁铁产生励磁磁场的永磁电动机。但当时使用的永磁材料是天然磁铁矿（Fe3O4），磁能密度很低，用其制成的电动机体积较大，很快就被电励磁电动机所取代。
随着各类电机的飞速发展和电流充磁机的发明，人们对永磁材料的机理、成分、制造工艺等进行了深入的研究，相继发现了碳钢、钨钢（最大磁能积约2.7kJ/m3）、钴钢（最大磁能积约7.2kJ/m3）等多种永磁材料。
特别是20世纪30年代铝镍钴永磁体（最大磁能积可达85kJ/m3）和50年代铁氧体永磁体（最大磁能积可达40kJ/m3）的出现，磁性能大大提高，各种微小型电机开始采用永磁体励磁。永磁电机功率从几毫瓦到几十千瓦，广泛应用于军事、工农业生产和日常生活中，产量急剧增加。
相应地，这一时期永磁电机的设计理论、计算方法、磁化及制造技术等方面也取得了突破性进展，形成了以永磁体工作图法为代表的一套分析研究方法。然而，铝镍钴永磁体的矫顽力较低（36～160 kA/m），铁氧体永磁体的剩磁密度不高（0.2～0.44 T），限制了它们在电机中的应用范围。
直到20世纪60、80年代，稀土钴永磁体和钕铁硼永磁体（统称稀土永磁体）才相继问世，其高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积、直线退磁曲线等优异的磁性能特别适合制造电机，从而将永磁电机的发展带入了一个新的历史时期。
1.永磁材料
电机中常用的永磁材料包括烧结磁体和粘结磁体，主要类型有铝镍钴、铁氧体、钐钴、钕铁硼等。
铝镍钴：铝镍钴永磁材料是最早被广泛应用的永磁材料之一，其制备工艺和技术比较成熟。
永久铁氧体：20世纪50年代，铁氧体开始蓬勃发展，特别是20世纪70年代，具有良好矫顽力和磁能性能的锶铁氧体大量投入生产，迅速扩大了永久铁氧体的用途。铁氧体作为非金属磁性材料，没有金属永磁材料易氧化、居里温度低、成本高等缺点，因此很受青睐。
钐钴：一种磁性能优异的永磁材料，出现于20世纪60年代中期，性能非常稳定。钐钴在磁性能方面特别适合制造电机，但由于价格昂贵，主要用于航空、航天、兵器等军用电机的研发，以及性能价格比不是主要因素的高科技领域的电机。
钕铁硼：钕铁硼磁性材料是钕、氧化铁等元素的合金，又称磁钢。它具有极高的磁能积和矫顽力。同时，高能量密度的优势使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中得到广泛的应用，为仪器仪表、电声电机、磁选、磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化提供了可能。由于含有大量的钕和铁，因此容易生锈。表面化学钝化是目前最好的解决方案之一。
耐腐蚀性、最高使用温度、加工性能、退磁曲线形状、
电机常用永磁材料性能及价格对比（图）
2.磁钢形状及公差对电机性能的影响
1、磁钢厚度的影响
当内磁路或外磁路一定时，厚度增加，气隙减小，有效磁通增加。明显的表现是在剩磁相同的情况下，空载转速降低，空载电流减小，电机最高效率提高。但也存在电机换向振动增大、效率曲线相对陡峭等缺点。因此，电机磁钢厚度应尽可能保持一致，以减小振动。
2.磁钢宽度的影响
对于间距较近的无刷电机磁体，总累计间隙不能超过0.5毫米。太小会装不上，太大则电机会振动，效率降低。这是因为测量磁体位置的霍尔元件的位置与磁体的实际位置并不对应，宽度必须一致，否则电机效率低，振动大。
对于有刷电机，磁铁之间会留有一定的间隙，这是为机械换向过渡区预留的。虽然有间隙，但为了保证电机磁铁的准确安装位置，大多数厂家都有严格的磁铁安装程序，确保安装精度。如果磁铁宽度超过，就会安装不上；如果磁铁宽度过小，又会造成磁铁错位，电机振动会比较大，效率也会降低。
3.磁钢倒角尺寸与不倒角的影响
如果不做倒角，电机磁场边缘处磁场变化率会很大，引起电机的脉动。倒角越大，振动越小。但倒角一般会引起一定的磁通损失，对于某些规格，倒角为0.8时磁通损失为0.5~1.5%。对于剩磁较低的有刷电机，适当减小倒角尺寸有助于补偿剩磁，但电机的脉动会增大。一般来说，剩磁较低时，长度方向的公差可以适当放大，这样可以在一定程度上增加有效磁通，而电机性能基本保持不变。
3.永磁电机注意事项
1.磁路结构及设计计算
为了充分发挥各种永磁材料的磁性能，特别是稀土永磁体的优良磁性能，制造出高性价比的永磁电机，不能简单地套用传统永磁电机或电磁励磁电机的结构和设计计算方法，必须建立新的设计理念，重新分析和改进磁路结构。随着计算机软硬件技术的飞速发展，以及电磁场数值计算、优化设计与仿真技术等现代设计方法的不断完善，经过电机学术界和工程界的共同努力，永磁电机的设计理论、计算方法、结构工艺和控制技术等方面已经取得了突破性进展，形成了一整套电磁场数值计算与等效磁路解析解相结合的分析研究方法和计算机辅助分析设计软件，并在不断完善中。
2.不可逆退磁问题
永磁电机如果设计或使用不当，在温度过高（钕铁硼永磁体）或过低（铁氧体永磁体）的情况下，在冲击电流引起的电枢反应下，或在剧烈的机械振动下，都可能产生不可逆的退磁，即退磁，使电机性能降低，甚至无法使用。因此，有必要研究开发适合电机制造企业的永磁材料热稳定性校核方法和装置，并对各种结构形式的抗退磁能力进行分析，以便在设计和制造时采取相应措施，确保永磁电机不失磁。
3.成本问题
由于稀土永磁体目前仍相对昂贵，稀土永磁电机的成本普遍高于电励磁电机，这需要通过其高性能和节省运行成本来弥补。在某些场合，例如计算机磁盘驱动器的音圈电机，使用钕铁硼永磁体可以提高性能，显著减小体积和质量，并降低总成本。设计时，需要根据具体的使用场合和要求进行性能与价格的比较，并创新结构工艺、优化设计以降低成本。
安徽明腾永磁机电设备有限公司（https://www.mingtengmotor.com/).永磁电机磁钢的退磁率每年不超过千分之一。
我公司永磁电机转子永磁材料采用高磁能积、高矫顽力烧结钕铁硼，常规牌号有N38SH、N38UH、N40UH、N42UH等。以我公司常用牌号N38SH为例：38代表最大磁能积38MGOe；SH代表最高耐温150℃；UH代表最高耐温180℃。公司设计了专业的磁钢装配工装及导治具，并用合理的手段对装配后的磁钢极性进行定性分析，使各槽磁钢相对磁通值接近，保证了磁路的对称性和磁钢装配质量。
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发布时间：2024年8月30日