【正文】 81。o ）確定的，所以永久磁鐵工作點的外部條件是由這些外部磁路決定的．因此永久磁鐵的工作點是由去磁曲線以及外部磁路共同決定的。 第一章直流磁路及其計算 1— 4具有永久磁鐵的磁路簡介 ? 設(shè)計永久磁鐵時，應(yīng)力求使其工作點在氣隙中獲得最大的磁能。在氣隙中的磁能為 W δ = (Hδ B δ 1/2 )V δ = 1/2 Hδ B δ S δ δ (115) ? 式中， V δ 為氣隙體積。而永久磁鐵產(chǎn)生的磁能為 W m = (HmBm/2 )V m (116) ? 當 S δ ＝ Sm時，由式 (1一 14)并去掉式中負號（負號說明工作在第二象限，是輸出能量），可得 Hδ = Lm/δ Hm （ 1一 17) ? 如不考慮漏磁 B δ =Bm，將式 (1一 17）代人式 (1一 15），可得 W δ = 1/2 HmB m Smδ Lm/δ = 1/2 HmB m Sm Lm = 1/2 HmB m V m = W m 上式說明永久磁鐵的磁能和氣隙磁能相等，實 際上氣隙中的磁能就是永久磁鐵供給的，永久磁鐵 是一個磁能源。 第一章直流磁路及其計算 1— 4具有永久磁鐵的磁路簡介 ? ? 上式還說明磁鐵向氣隙提供的磁能將與磁鐵體積 Vm 及 Bm Hm成正比． BmHm稱為磁鐵的磁能 積。磁能積越大，獲得一定磁能所需的磁鐵尺寸就越小。圖 1一16畫出了不同工作點時永久磁鐵磁能 的變化情況。 ? ? 如果材料去磁到 m點（圖 1一 17(a)）后再使去磁磁場減小到零，則磁狀態(tài)不是沿去磁曲線回升，而是沿 mpr曲線回升。如圖 1一17(a)所示，當 H為零時回升到 r點（低于B，）．如果再加上去磁磁場，則磁狀態(tài)是沿阿 m曲線回到接近 m的工作點。多次反復(fù)后形成 mprqm回線，稱為次磁滯回線（或回復(fù)回線）。此回線很窄，通常用一條直線 r代替，直線 mr稱回復(fù)線。 m點不同，回復(fù)線也不同。不同工作點的一族回復(fù)線也可以近似地認為是一族等斜率的直線，且與去磁曲線在‘點的斜率相同。 ? 因此在反復(fù)去磁的條件下，永久磁鐵的實際工作點不是在去磁曲線上，而是在回復(fù)線上 .它與外部條件式 (1一 14)共同求的工作點 a’，見圖 1一 17 (b)。如果氣隙大小變動，則工作點將在回復(fù)線上移動。 ? 因此在反復(fù)去磁的條件下，永久磁鐵的實際工作點不是在去磁曲線上，而是在回復(fù)線上 .它與外部條件式 (1一 14)共同求的工作點 a’，見圖 1一 17 (b)。如果氣隙大小變動，則工作點將在回復(fù)線上移動。 第一章直流磁路及其計算 1— 4具有永久磁鐵的磁路簡介 ? 效果演示 效果演示 ? 對于目前國內(nèi)外大量使用的以鉸鐵硼為代表的稀土永磁磁鋼，其回復(fù)直線與去磁曲線重合。因此，雖然在反復(fù)磁化的條件下，工作點也會發(fā)生變化，但工作點始終位于去磁曲線上． ? 去磁條件消失后，工作點又會恢復(fù)到原位置，不會發(fā)生永久性去磁。這對電磁元件的制造、使用和設(shè)計帶來很大的方便。 第一章直流磁路及其計算 1— 4具有永久磁鐵的磁路簡介 ? 二、具有永久磁鐵磁路的計算原則 ? 具有永久磁鐵磁路的計算同樣有兩類任務(wù)：第一類是已知磁路中工作氣隙磁通，求磁路尺寸并選擇磁路的材料。第二類是已知永磁磁路的尺寸和材料，求磁路的工作氣隙磁通。 ? 在第一類任務(wù)中，根據(jù)基爾霍夫第二定律確定永磁鐵的體積 vm為 ? Hm Lm＋ Φδ / ∧ δ ＝ 0 ? Lm= Φδ / ∧ δ Hm Sm＝ Φδ /Bm ? 將 Lm式中負號去掉，可得 Vm＝ Sm Lm＝ Φ2δ (HmBm ∧ δ )。 ? 在第二類任務(wù)中，對于固定氣隙的永磁體屬于求磁路工作點的問題，其方法已如前述。工作點的縱坐標即為磁路的磁感應(yīng)強度，如不計漏磁，由此可以求出 ? Φδ = Bm Sδ =B δ Sδ 第一章直流磁路及其計算 1— 4具有永久磁鐵的磁路簡介 ? 三、常用的永磁材料 ? 目前國內(nèi)外電磁元件所采用的永磁材料有三類：鋁鎳鉆、鐵氧體和稀土類。 ? 鋁鎳鈷 (AINiCo)永磁材料由于剩磁磁密 Br大，磁感應(yīng)溫度系數(shù)小，從 20世紀 50年代到 80年代中期，一直廣泛應(yīng)用在高性能電磁元件（如永磁直流電動機）中。但是這種材料的去磁特性為非線性曲線，回復(fù)直線與去磁曲線不重合，使用前必須進行穩(wěn)磁處理。穩(wěn)磁處理后永磁體工作在回復(fù)直線上。鋁鎳鈷永磁材料的矯頑力 Hc低，使用和保管不當容易去磁。由于釹鐵硼（ NdFeB）等稀土永磁材料的廣泛應(yīng)用，目前已很少使用鋁鎳鉆永磁材料。 第一章直流磁路及其計算 1— 4具有永久磁鐵的磁路簡介 ? 永磁鐵氧體（簡稱鐵氧體），屬于非金屬永磁材料，它是很早就廣泛使用的永磁材料。它的特點是矯頑力 H。較大，不易去磁，價格便宜，但剩磁磁密小。由于鐵氧體價格低，近些年來其磁性能又有提高，所以在電磁元件中鐵氧體得到較為廣泛的應(yīng)用。 ? 釤鈷 (SmCo)稀土永磁材料，由于其優(yōu)良的磁性能，在高性能的電磁元件中得到應(yīng)用。但衫的世界儲量較小，鉆又是戰(zhàn)略物資，因此這種材料價格高昂，限制了它的應(yīng)用。 20世紀 80年代以來永磁材料獲得了重大突破，繼 Smco和 Sm2Co17之后的第三代稀土永磁材料 — 釹鐵硼在世界和我國獲得了廣泛的應(yīng)用。 第一章直流磁路及其計算 1— 4具有永久磁鐵的磁路簡介 ? 它兼有前述幾種永磁材料的優(yōu)點。這種稀土材料的一個明顯優(yōu)點是以釹代替衫，以鐵代替鈷。地球上鉸的蘊藏量豐富，在稀土礦中含量占第三位，而我國欽的蘊藏量占世界的 80％，所以釹鐵硼的價格比釤鈷永磁材料便宜得多。釹鐵硼永磁材料最主要的優(yōu)點是具有優(yōu)良的磁性能，剩磁磁密Br、矯頑力 Hc和最大磁能積（ BH） max都很大。這種材料的磁穩(wěn)定性能好，不易去磁。 ? 在制造電磁元件過程中，不需要像鋁鎳鉆那樣進行穩(wěn)磁處理，可以先充磁后裝配，多次拆裝也不會去磁。釹鐵硼的相對磁導率為，接近空氣磁導率。釹鐵硼的缺點是熱穩(wěn)定性差，在 150℃ 時磁性能變壞，不能應(yīng)用在較高的溫度下。目前釹鐵硼已廣泛地應(yīng)用在高性能的電磁元件中。 ? 電磁元件常用的永磁材料的磁性能見表 1一4，典型去磁曲線見圖 1一 18, 第一章直流磁路及其計算 1— 4具有永久磁鐵的磁路簡介 ? 電磁元件常用的永磁材料的磁性能見表 1一 4，典型去磁曲線見圖 1一 18, ? 小 結(jié) ? 本章回顧了鐵磁材料的基本特性。重點介紹了直流磁路、等效磁路的概念及其基本定律，簡單直流磁路的計算，并對永磁磁路進行簡單的介紹。 磁通經(jīng)過的閉合回路就叫磁路。電磁元件的磁系統(tǒng)主要由鐵磁材料和線圈所組成。通過全部導磁體而閉合的大部分磁通稱為主磁通，通過大部分氣隙而閉合的小部分磁通稱為漏磁通。 磁路基爾霍夫第一、二定律是與磁場的磁通連續(xù)定律和安培環(huán)路定理相對應(yīng)。 磁路計算有兩類任務(wù)：己知磁通，求磁動勢；已知磁動勢，求磁通。磁路計算的步驟是：首先畫出等效磁路圖，計算磁路中氣隙磁導，然后再根據(jù)基爾霍夫定律對主磁通或磁動勢進行計算。計算中要注意導磁體磁阻是非線性的，氣隙磁阻是線性的。