永磁材料的性能和选用课件.ppt

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1、第四章永磁材料的性能和选用永磁电机的性能、设计制造特点和应用范围都与永磁材料的性能密切相关。永磁材料种类众多，性能差别很大，只有全面了解后才能做到设计合理，使用得当。11、永磁材料磁性能的主要参数1.1退磁曲线与其他磁性材料一样，永磁材料首先用磁滞回线来反映和描绘其磁化过程的特点和磁特性，该回线包含的面积随最大充磁磁场强度Hmax的大小而变，Hmax越大，回线面积就越大。当月Hmax达到或超过饱和磁场强度Hs时，回线面积渐近地达到一个最大值，而且磁性能最为稳定。面积最大的回线被称为饱和磁滞回线，并常简称为磁滞回线。2磁滞回线在第二象限

2、的部分称为退磁曲线，它是永磁材料的基本特性曲线。退磁曲线中磁感应强度Bm为正值而磁场强度Hm为负值。这说明永磁材料中磁感应强度Bm与磁场强度Hm的方向相反，磁通经过永磁体时，沿磁通方向的磁位差不是降落而是升高。这就是说，永磁体是一个磁源，类似于电路中的电源。退磁曲线的磁场强度Hm为负值还表明，此时作用于永磁体的是退磁磁场强度。退磁磁场强度

3、Hm

4、越大，永磁体的磁感应强度就越小。退磁曲线的两个极限位置是表征永磁材料磁性能的两个重要参数。退磁曲线上磁场强度H为零时相应的磁感应强度值称为剩余磁感应强度，又称剩余磁通密度，简称剩磁密度，符号为

5、Br。退磁曲线上磁感应强度B为零时相应的磁场强度值称为磁感应强度矫顽力，简称矫顽力，符号为HcB或BHc，常简写为Hc。3在国际单位制中，磁场能量密度wm＝BH／2。因此，退磁曲线上任一点的磁通密度与磁场强度的乘积被称为磁能积，它的大小与该永磁体在给定工作状态下所具有的磁能密度成正比。在中间某个位置上磁能积为最大值，称为最大磁能积，符号为(BH)max，它也是表征永磁材料磁性能的重要参数。41.2回复线退磁曲线所表示的磁通密度与磁场强度间的关系，只有在磁场强度单方向变化时才存在。实际上，永磁电机运行时受到作用的退磁磁场强度是反复变化的

6、。5回复线的平均斜率与真空磁导率从的比值称为相对回复磁导率，简称回复磁导率：当退磁曲线为曲线时，其值与起始点的位置有关，是个变数。但通常情况下变化很小，可以近似认为是一个常数，且近似等于退磁曲线上(Br，0)处切线的斜率值。换句话说，各点的回复线可近似认为是一组平行线，它们都与退磁曲线上(Br，0)处的切线相平行。6有的永磁材料，如部分铁氧体永磁的退磁曲线的上半部分为直线，当退磁磁场强度超过一定值后，退磁曲线就急剧下降，开始拐弯的点称为拐点。当退磁磁场强度不超过拐点时，回复线与退磁曲线的直线段相重合。当退磁磁场强度超过拐点后，新的回复

7、线就不再与退磁曲线重合了。有的永磁材料，如大部分稀土永磁的退磁曲线全部为直线，回复线与退磁曲线相重合，可以使永磁电机的磁性能在运行过程中保持稳定，这是在电机中使用时最理想的退磁曲线。71．3内禀退磁曲线退磁曲线和回复线表征的是永磁材料对外呈现的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系。还需要另一种表征永磁材料内在磁性能的曲线。由铁磁学理论可知，在真空中磁感应强度与磁场强度间的关系为8上式表明，磁性材料在外磁场作用下被磁化后大大加强了磁场。这时磁感应强度B含有两个分量，一部分是与真空中一样的分量，另一部分是由磁性材料磁化后产生的分量。后一部分

8、是物质磁化后内在的磁感应强度，称为内禀磁感应强度Bi，又称磁极比强度，J。描述内禀磁感应强度Bi(J)与磁场强度H关系的曲线称为内禀退磁曲线，简称内禀曲线。9内禀退磁曲线上磁极化强度J为零时，相应的磁场强度值称为内禀矫顽力，又称磁化强度矫顽力，其符号为Hci、JHc或MHc。Hci的值反映永磁材料抗去磁能力的大小。稀土永磁的内禀退磁曲线与退磁曲线相差很大，Hci远大于HcB。这正是表征稀土永磁抗去磁能力强的一个重要参数。除Hci值外，内禀退磁曲线的形状也影响永磁材料的磁稳定性。曲线的矩形度越好，磁性能越稳定。101.4稳定性为了保证永

9、磁电机的电气性能不发生变化，能长期可靠地运行，要求永磁材料的磁性能保持稳定。通常用永磁材料的磁性能随环境、温度和时间的变化率来表示其稳定性，主要包括热稳定性、磁稳定性、化学稳定性和时间稳定性。1.4.1热稳定性11磁性能的损失可以分为两部分：1．可逆损失这部分损失是不可避免的。各种永磁材料的剩余磁感应强度随温度可逆变化的程度可用温度系数以％表示，单位为K－1。同样，还可用永磁材料的内禀矫顽力随温度可逆变化的程度。122．不可逆损失温度恢复后磁性能不能回复到原有值的部分，称为不可逆损失，通常以其损失率IL(％)表示。不可逆损失又可分为不

10、可恢复损失和可恢复损失。前者是指永磁体重新充磁也不能复原的损失，一般是因为较高的温度引起永磁体微结构的变化(如氧化)而造成的。后者是指永磁体重新充磁后能复原的损失。13永磁材料的温度特性还可用居里温度和最高工作温度来表示