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永磁电机中的磁钢-公司新闻-宁波允亿磁业科技有限公司
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  • 永磁电机中的磁钢

  • 发布时间:2024-04-22
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  • 稀土永磁最大的应用领域就是永磁电机,电机俗称马达,广义上的电机包含了将电能转换成机械能的电动机,和将机械能转换成电能的发电机,不管是电动机还是发电机,都是利用电磁感应定律或电磁力定律作为基础原理的电气设备。气隙磁场是电机工作原理的前提,气隙磁场通过电励磁产生的称为感应电机,通过永磁体产生的称为永磁电机。


    永磁电机中气隙磁场是通过永磁体产生的,不需要额外施加电能,也不需要额外增加绕组,所以永磁电机相比感应电机最大的优点是高效节能、体积小、结构简单,所以永磁电机的应用,尤其是在各类小微电机中,应用非常广泛。


    下图是一个简单的永磁直流电动机的工作原理模型,两片永磁体在中心的线圈处产生磁场,线圈通以电流,受到磁场的作用会产生电磁力(左手定则),进而旋转,电机中旋转的部件叫转子,不动的部位叫定子,很明显下图的永磁体属于定子,线圈属于转子。




    对于旋转电机,当永磁体是定子时,形状多以外弧表贴式的瓦形磁体贴于机壳,当永磁体是转子是,形状多以内弧表贴式的瓦形磁体贴于转子铁芯,或以方片形嵌入转子铁芯,如下图。



    对于直线电机,永磁体主要以方形和平行四边形为主,圆筒形的直线电机也会用到轴向充磁的圆环磁钢。



    永磁电机磁钢有如下特点:


    1、形状不会太复杂(除了一些微电机,如VCM电机),多以矩形、瓦形、扇形、面包形居多,尤其在电机设计降本的大前提下,很多会采用嵌入式的方形磁钢;


    2、充磁比较简单,基本上是单极充磁,装配后形成多极磁路。如果做整环,如粘接钕铁硼磁环或热压磁环,一般多采用多极辐射充磁;


    3、技术要求核心主要在于高温稳定性、磁通一致性和适配性,表贴式转子磁钢会要求亲胶性好,直线电机磁钢对盐雾要求会相对严格一些,风力发电磁钢对盐雾要求会更严格,驱动电机磁钢会要求高温稳定性非常好;


    4、磁能积高中低档都有应用,但矫顽力多数是中高档水平,目前电动汽车的驱动电机磁钢牌号多以高磁能积、高矫顽力为主,如45UH、48UH、50UH、42EH、45EH等,成熟的扩散工艺必不可少;


    5、分段式的粘接磁钢在高温电机领域已得到较广泛的应用,目的是提高磁钢的分段绝缘度,来降低电机运行时磁钢的涡流损耗,也有的磁钢会在表面增加环氧涂层以增加其绝缘性。


    电机磁钢的关键检测项目:


    1、高温稳定性。有的客户会要求测开路磁衰,有的客户会要求测半开路磁衰,电机运行时磁钢除了要承受高温还要承受交变的反向磁场,所以成品磁衰、基材高温退磁曲线是必须要测试和监控的;


    2、磁通一致性。磁钢作为电机转子或定子的磁场来源,如果存在一致性差异,会造成电机振动、功率降低进而影响整体电机的功能,所以电机磁钢一般都会对磁通一致性有要求,有的要求5%以内,有的要求3%甚至2%以内,对于影响磁通一致性的因素都要考虑进去,如剩磁的一致性、公差的一致性、和倒角镀层的一致性等。


    3、适配性。表贴式的磁钢多以瓦形为主,对于夹角、弧度常规的二次元测试方式误差较大或难以测试,这时需要考虑到其适配性,有的紧密排布的磁钢需要控制累加的缝隙,有的燕尾槽表贴的磁钢需要考虑装配的松紧度,最好能按照用户的装配方式自制仿形治具,来检验磁钢的适配性。


    采购人员需要重点关注以下几点:


    1、稀土行情。磁钢作为电机中的单项成本占比最大的部分,一直都是电机成本压缩的主要来源,而因为本身电机磁钢形状较简单,占比最大的就是材料成本,采购人员需要随时关注稀土金属的市场行情,以便了解电机磁钢的价格走势;


    2、性能指标。磁钢的形状较简单,材料成本的占比很大,所以性能指标的高低会直接影响磁钢中的重稀土用量,从而直接影响磁钢的成本;


    3、数量。电机磁钢大都比较大,长度小则10mm,大则100多mm,一块毛坯的出片数不会很多,所以当需求数量不多时,就会面临使用库存毛坯浪费较大,定模具生产又要分摊模具费的问题,造成成本较高。