新闻中心 - 永磁电机的“核心”—

永磁电机的发展与永磁材料的发展密切相关。中国是世界上最早发现永磁材料磁性能并应用于实践的国家。 2000多年前，中国利用永磁材料的磁性制造了指南针，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。

世界上第一台电机出现于20世纪20年代，是永磁电机，利用永磁体产生励磁磁场。然而，当时使用的永磁材料是天然磁铁矿（Fe3O4），其磁能密度很低。用它制成的电动机体积较大，很快就被电励磁电动机所取代。

随着各种电机的迅速发展和电流充磁机的发明，人们对永磁材料的机理、成分和制造技术进行了深入的研究，先后发现了碳钢、钨等多种永磁材料。钢（最大磁能积约2.7 kJ/m3）和钴钢（最大磁能积约7.2 kJ/m3）。

特别是20世纪30年代铝镍钴永磁体（最大磁能积可达85 kJ/m3）和1950年代铁氧体永磁体（最大磁能积可达40 kJ/m3）的出现，使磁性能有了很大的提高。，各种微小型电机已开始采用永磁励磁。永磁电机的功率从几毫瓦到几十千瓦。它们广泛应用于军事、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、磁化和制造技术都取得了突破，形成了一套以永磁工作图法为代表的分析研究方法。但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），限制了其在电机中的应用范围。

直到20世纪60年代和80年代，稀土钴永磁体和钕铁硼永磁体（统称为稀土永磁体）才相继问世。其高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积和线性退磁曲线等优异磁性能特别适合制造电机，从而将永磁电机的发展带入了新的历史时期。

1.永磁材料

电机常用的永磁材料有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广泛应用的永磁材料之一，其制备工艺和技术较为成熟。

永磁铁氧体：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产，迅速扩大了永磁铁氧体的用途。铁氧体作为非金属磁性材料，不存在金属永磁材料易氧化、居里温度低、成本高的缺点，因此深受青睐。

钐钴：20世纪60年代中期出现的一种具有优异磁性能的永磁材料，性能非常稳定。钐钴在磁性能方面特别适合制造电机，但由于价格较高，主要用于航空、航天、兵器等军用电机以及高科技领域电机的研发。高性能和价格并不是主要因素。

NdFeB：NdFeB磁性材料是钕、氧化铁等的合金，又称磁钢。具有极高的磁能积和矫顽力。同时，高能量密度的优势，使钕铁硼永磁材料广泛应用于现代工业和电子技术中，使仪器仪表、电声电机、磁选充磁等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。由于含有大量的钕和铁，很容易生锈。表面化学钝化是目前最好的解决方案之一。

耐腐蚀性、最高工作温度、加工性能、退磁曲线形状、

电机常用永磁材料及价格对比（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

当内磁路或外磁路固定时，随着厚度的增加，气隙减小，有效磁通量增大。明显的表现是在相同剩磁下，空载转速降低，空载电流减小，电机最大效率提高。但也存在电机换向振动增大、电机效率曲线较陡等缺点。因此，电机磁钢的厚度应尽可能一致，以减少振动。

2、磁钢宽度的影响

对于紧密排列的无刷电机磁体，总累积间隙不能超过 0.5 毫米。如果太小，则无法安装。如果太大，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，磁体之间有一定的间隙，为机械换向过渡区预留。虽然存在间隙，但大多数厂家都有严格的磁铁安装程序来保证安装精度，以保证电机磁铁的安装位置准确。如果磁铁的宽度超过，则无法安装；如果磁铁的宽度太小，会导致磁铁错位，电机振动加大，效率降低。

3、磁钢倒角尺寸与不倒角的影响

如果不做倒角，电机磁场边缘的磁场变化率就会很大，造成电机脉动。倒角越大，振动越小。然而，倒角通常会造成一定的磁通量损失。对于某些规格，倒角为0.8时磁通损耗为0.5~1.5%。对于剩磁较低的有刷电机，适当减小倒角尺寸，有利于补偿剩磁，但电机的脉动会增大。一般来说，当剩磁较低时，可以适当加大长度方向的公差，这样可以在一定程度上增加有效磁通，并保持电机性能基本不变。

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，不可能简单地套用永磁电机的结构和设计计算方法。传统的永磁电机或电磁励磁电机。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快速发展，以及电磁场数值计算、优化设计和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，已取得突破性进展。在永磁电机的设计理论、计算方法、结构工艺和控制技术方面进行了研究，形成了一整套集电磁场数值计算和等效磁路解析解为一体的分析研究方法和计算机辅助分析设计软件，正在不断完善中。

2、不可逆退磁问题

如果设计或使用不当，永磁电机可能会产生不可逆退磁，或退磁，当温度过高（钕铁硼永磁）或过低（铁氧体永磁）时，在冲击电流引起的电枢反应下，或在剧烈的机械振动下，会降低电机的性能，甚至无法使用。因此，有必要研究和开发适合电机制造商检查永磁材料热稳定性的方法和装置，并分析各种结构形式的抗退磁能力，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

由于稀土永磁体仍然比较昂贵，稀土永磁电机的成本普遍高于电励磁电机，这需要以其高性能和节省运行成本来补偿。在某些场合，例如计算机磁盘驱动器的音圈电机，使用NdFeB永磁体可以提高性能，显着减小体积和质量，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，创新结构工艺、优化设计，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的永磁材料采用高磁能积、高内禀矫顽力的烧结钕铁硼，常规牌号有N38SH、N38UH、N40UH、N42UH等。以我公司常用牌号N38SH为例，举例：38-表示38MGOe的最大磁能积； SH表示最高耐温150℃。 UH最高耐温180℃。公司设计了专业的磁钢装配工装和导向夹具，用合理的手段对装配好的磁钢的极性进行定性分析，使各槽磁钢的相对磁通值接近，保证了磁钢的对称性。电路和磁钢组件的质量。

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发布时间：2024年8月30日

永磁电机的“核心”——永磁体