永磁材料的哪些參數影響永磁電機的性能?
永磁電機的發(fā)展與永磁材料的發(fā)展密切相關(guān),世界上第一臺出現在19世紀20年代的電機是一臺永磁電機,它能從永磁體產(chǎn)生勵磁磁場(chǎng)。但當時(shí)使用的永磁材料是天然磁鐵礦(Fe3O4),其磁能密度非常低,由天然磁鐵礦(Fe3O4)制成的電機體積龐大,很快被電勵磁電機取代。
隨著(zhù)各種電機的迅速發(fā)展和電流充磁器的發(fā)明,人們對永磁材料的機理、成分和制造技術(shù)進(jìn)行了深入研究,先后發(fā)現了碳鋼和鎢鋼(最大磁能積約為2.7kJ/m3),鈷鋼(最大磁能積約為7.2kJ/m3)和許多其他永磁材料。特別是,20世紀30年代出現的AlNiCo永磁體(最大磁能積高達85kJ/m3)和20世紀50年代出現的鐵氧體永磁體(最大磁能積高達40kJ/m3)的磁性得到了極大改善。因此,各種微型和小型電機都使用永磁體進(jìn)行勵磁。AlNiCo永磁體的矯頑力較低(36-160ka/m),鐵氧體永磁體的剩磁密度不高(0.2-0.44t),這限制了其在電機中的應用范圍。
直到20世紀60年代和80年代,釤鈷永磁體和釹鐵硼永磁體相繼問(wèn)世,它們的高剩磁、高矯頑力、高能量積和優(yōu)良的線(xiàn)性退磁曲線(xiàn)磁性特別適合制造電機,使永磁電機的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的歷史時(shí)期。
1.剩磁
對于直流電機,在相同的繞組參數和試驗條件下,剩磁越高,空載轉速越低,空載電流越低,最大扭矩越大,最高效率點(diǎn)的效率越高。在實(shí)際測試中,通常采用空載轉速和最大轉矩來(lái)確定永磁材料的剩磁標準。對于相同的繞組參數和電氣參數,剩磁越高,空載速度越低,空載電流越低的原因是運行中的電機在相對較低的速度下產(chǎn)生足夠的反向感應電壓,從而減小施加在繞組上的電動(dòng)勢的代數和。
2.矯頑力
在電機運行過(guò)程中,經(jīng)常會(huì )受到溫度和反向退磁的影響。從電機設計的角度來(lái)看,矯頑力越大,永磁材料的厚度方向越小,矯頑力越小,永磁材料的厚度方向越大。
3.效率曲線(xiàn)的平直度
平直度僅影響電機性能測試效率曲線(xiàn)的平坦度,雖然電機效率曲線(xiàn)的平直度尚未被列為重要的指標標準,但這對于自然道路條件下的電機的連續行駛距離非常重要。由于路況不同,電機不能始終在最大效率點(diǎn)工作。這就是為什么某些電機的最大效率較低,但運行距離較長(cháng)的原因之一。一個(gè)好的電機不僅應具有高的最大效率,而且效率曲線(xiàn)應盡可能平坦,效率降低的斜率越低越好。隨著(zhù)電機市場(chǎng)、技術(shù)和標準的成熟,這將逐漸成為一項重要標準。
4.性能一致性
不一致剩磁:即使是一些性能特別高的單個(gè)剩磁也不好,因為每個(gè)單向磁場(chǎng)段的磁通量不一致,導致扭矩和振動(dòng)不對稱(chēng)。矯頑力不一致:特別是個(gè)別產(chǎn)品的矯頑力太低,容易發(fā)生反向退磁,導致磁鐵磁通量不一致和電機振動(dòng),這種影響對于無(wú)刷電機更為顯著(zhù)。
結論
電機使用永磁體來(lái)產(chǎn)生電機的磁場(chǎng),它不需要勵磁線(xiàn)圈或勵磁電流,它效率高,結構簡(jiǎn)單,是一種很好的節能電機。與傳統的電勵磁電機相比,永磁電機具有結構簡(jiǎn)單、運行可靠、體積小、重量輕、損耗低、效率高等明顯優(yōu)點(diǎn)。永磁電機的應用范圍極為廣泛,幾乎涵蓋航空航天、國防、工農業(yè)生產(chǎn)和日常生活的所有領(lǐng)域。隨著(zhù)高性能永磁材料的發(fā)展和控制技術(shù)的飛速發(fā)展,永磁電機的應用將更加廣泛。
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