【正文】 曲線。利用這一近似我，在實際工作中求取不同工作溫度，不同工作狀態(tài)的回復線就方便得多。但通常情況下變化很小，可以近似認為是一個常數(shù)。式中，———真空磁導率，又稱磁性常數(shù)。這種磁密的不可逆變化將造成電機性能的秒穩(wěn)定，也增加了永磁電機電磁設計計算的復雜性，因而應該力求避免發(fā)生。如果，則磁密下降到新的起始點Q。P點為回復線的起始點。由于該回線的上升曲線與下降曲線很接近。如此多次反復后形成一個局部的小回線。如果在下降到P點消去外加退磁磁場強度Hp，則磁密并不沿退磁曲線回復，而是沿另一曲線PBR上升。實際上,永磁電機運行時受到作用的退磁磁場強度是反復變化的。它也是表征永磁材料磁性能的重要參數(shù)。單位為T（物斯拉）（工廠習用單位為Gs，）。又稱為剩余磁通密度。退磁曲線的兩個極限位置是表征永磁材料性能的兩個重要參數(shù)。退磁磁場強度越大。這就是說，永磁體是一個磁源，類似于電路中的電源。磁滯回線在第二象限的部分稱為退磁曲線。當達到或超過飽和磁場強度時，回線面積漸近地達到一個最大值，而且磁性能最為穩(wěn)定。 退磁曲線 與其化磁性材料一樣，永磁材料首先用磁滯回線來反映和描繪其磁化過程的特點和磁物性，即用B=f（H）曲線來表示永磁體的磁感應強度B隨磁場強度H改變的特性,。 永磁材料磁性能的主要參數(shù) 永磁材料的磁性能比較復雜，需要用多項參數(shù)來表示。因此，在這章先從設計制造電機的需要出發(fā)，扼要介紹電機中最常用的三種永磁材料的基本性能，包括磁性能、物理性、通用性。性能差別很大。第2章 永磁材料的性能和選用永磁電機的性能、設計制造特點和應用范圍都與永磁材料的性能密切相關。以110KW 8極電動機為例，其效率高達95% ，,，但是永磁同步電動機制成后難以調節(jié)磁場以控制其功率因數(shù)和無功功率，需要從其化方面采取措施。此外，與電勵磁同步電動機相比，永磁同步電動機省去了勵磁功率，提高了效率，簡化了結構，實現(xiàn)了無刷化。效率高達91%。我國許多高校和科研單位自1980年開始就紛紛進行高效永磁同步電動機的研制。由于釹鐵硼永磁同步電動機價格比同規(guī)格的感應電動機貴1倍左右，應用前需進行經(jīng)濟比較分析。而且，永磁同步電動機在25% ~ 120%額定負載范圍內(nèi)均可保持較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運行時節(jié)能效果更為顯著。因而應用范圍極為廣泛，幾乎遍及航天、國防、工農(nóng)為生產(chǎn)和日常生活的各個領域。正弦波永磁同步電動機是主要的發(fā)展方向。 圖 永磁電機分類圖正弦波驅動的永磁同步電動機中沒有包含有高次諧波，渦流和磁滯損耗減少，電機效率增加。主要的原因是由于轉子永磁磁極的磁場分別造成的，如圖所示(人們?yōu)榱藚^(qū)分二者，把梯形波驅動的永磁同步電動機稱為永磁無刷直流電動機，把正弦波驅動的永磁同步電動機稱為永磁同步電動機，除特別說明外，本文按梯形波驅動的永磁同步電動機稱為永磁無刷直流電動機，正弦波驅動的永磁同步電動機稱為永磁同步電動機方式命名)。由于轉子結構的不同，無論徑向或橫向的永磁轉子，都使永磁電機在三個方面不同于常規(guī)同步電機:(1) Xd明顯小于XQ；(2)勵磁在一定情況下是恒定的；(3)磁路的飽和效應比較強烈?？杀苊鈴碾娋W(wǎng)中吸取無功電流，提高了電機力能指標，減輕配電環(huán)節(jié)的負擔，提高電網(wǎng)的利用率。稀土永磁同步電機以轉子上稀土永磁體產(chǎn)生的勵磁代替普通同步電機的磁極繞組勵磁和異步電機的無功電流勵磁。所以永磁電機正是適用于目前的市場需求迅速的發(fā)展起來，并逐步替代電勵磁電機。這種電勵磁電機既需要有專門的繞組和相應的裝置，又需要不斷供給能量以維持電流流動:另一種是由永磁體產(chǎn)生磁場，即永磁電機。為了在電機內(nèi)建立進行機電能量轉換所必需的氣隙磁場，可以有兩種方法。 永磁同步電機的分類 永磁同步電動機簡介隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化的高度發(fā)展，電機產(chǎn)品越來越多地應用于各個工業(yè)領域，并且小型化、輕型化的產(chǎn)品愈來愈受到人們的青睞。根據(jù)資料顯示，1990年日本的永磁式微型特種電機產(chǎn)量高達20億臺，1993年達到25億臺，接近 10 % 的年增長率。英國、前蘇聯(lián)、美國等也相繼推出類似系列產(chǎn)品，但功率普遍不大，最大不超過50KW。在我國，1990年生產(chǎn)的各類永磁式微型特種電機近7000萬臺，約占我國微特電機總產(chǎn)量的70%. 永磁同步電機在同外的發(fā)展概況國外研制開發(fā)高效永磁電動機已有二十多年的歷史。我國許多高校和科研單位自上世紀80年代開始就紛紛開始進行高效率同步電動機的研制，取得了明顯的節(jié)能效果，0. 8kW 紡織專用永磁同步電動機，效率高達91%。隨著國民經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展，特別是高新技術的迅速發(fā)展，對電機產(chǎn)品的性能和品種提出了許多的新的要求。例如，它可適用于汽車、儀表、鐘表、計算機外圍設備、航空設備、音像設備等。目前，該電機是國內(nèi)運行的最大高壓永磁電機，而且各項技術指標都超過以往，尤其在中大型永磁電機里的節(jié)電率方面體現(xiàn)了較高的水平。該電機經(jīng)北京重型電機廠試驗，啟動性能、電機效率、功率因數(shù)、過載倍數(shù)等各項指標都達到預期的良好效果。我國已開發(fā)的容量較大的有上海電機廠開發(fā)的110KW和北京重型電機廠開發(fā)的250KW高效釹鐵硼永磁同步電動機。國內(nèi)在高效永磁電機的研究開發(fā)方面做了大量的工作，先后有沈陽工業(yè)大學、西北工業(yè)大學、華中理工大學、清華大學、上海電器科學研究所等相繼進行高效永磁電機研制開發(fā)，取得許多成果。各國學者和研究人員都紛紛致力于高磁場永磁材料，永磁式電動機及其驅動系統(tǒng)的理論和應用研究，取得了卓有成效的研究和開發(fā)成果。因此，采用粘結永磁體，可以簡化電機制造工藝，并且能獲得良好的電機性能，特別是對于一次成形的多極轉子或多極定子。6）原材料利用率高 澆口、邊角料、廢品等進行退磁處理，粉碎后能簡單地再生使用。4）機械強度高 不易破碎，可進行切削加工。不需要二次加工就能制成高精度的磁體。注射成形時還能嵌入其化零件一起成形。分為粘結鐵氧體永磁、粘結鋁鎳鈷永磁、粘結稀土永磁和粘結釹鐵硼永磁。 粘結永磁材料粘結永磁材料是用樹脂、朔料或低熔點合金材料為粘結劑，與永磁材料粉末均勻混合，然后用壓縮、注射或擠壓成形等方法制成的一種復合型永磁材料。因此，鐵氧體永磁在使用時要進行最低環(huán)境溫度時最大去磁工作點的校核計算，以防止在低溫度時產(chǎn)生不可逆退磁。因而需要加大提供磁通的截面積，使電機體積增大，環(huán)境溫度對磁性能的影響大，剩磁溫度系數(shù)為，矯頑力溫度系數(shù)為。鐵氧體永磁的突出優(yōu)點：價格低廉，不含稀土元素、鈷、鎳等貴金屬；制造工藝也較為簡單；矯頑力較大，Hc為128 ～ 320KA/m，抗去磁能力較強，密度小，只有4 ～ ,質量較輕；退磁曲線接近于直線，或者說退磁曲線的很大一部分接近直線，回復線基本上與退磁曲線的直線部分重合，可以不需要象鋁鎳鈷永磁那樣進行穩(wěn)磁處理，因而在電機中應用最為廣泛，是目前電機中用量最大的永磁材料。鋇鐵氧體（）和鍶鐵氧體（）。鋁鎳鈷永磁硬而脆，可加工性能較差，僅能進行少量磨削或電火花加工，因此加工成特殊形狀比較困難。依據(jù)鋁鎳鈷永磁材料矯頑力低的特點，在使用過程中，嚴格禁止它與任何鐵器接觸，以免造成局部的不可逆嬡辜勤辜通頒的畸變。由于鋁鎳鈷永磁的回復線與退磁曲線并不重合，在磁路設計制造時要注意它的特殊性，由它構成的磁路必須事先對永磁體進行穩(wěn)磁處理，即事先人工預加可能發(fā)生的最大去磁效應，人為地決定回復線的起始點P的位置，使永磁電機在規(guī)定或預期的運行狀態(tài)下，回復線的起始點不再下降。這種材料的剩余磁感應強度較高，但是它的矯頑力很低，通常小于160KA/m。在永磁電機中常用的是鑄造型。后者的工藝簡單。按加工工藝的不同，鋁鎳鈷（AINio）永磁分鑄造型和粉末燒結型兩種。當時，它的磁性能最好，溫度系數(shù)又小，因而在永磁電機中應用得最多、最廣。所以，本課題設計的永磁同步電動機中永磁體選用稀土永磁材料。德國制成的6相變頻電源供電的1095kW稀土永磁同步電動機，與過去使用的直流電動機相比，體積減少到60%左右，總損耗降低了20%左右。(3)進入90年代，隨著永磁材料性能的不斷提高和完善，特別是鋁鐵硼永磁材料的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性的改善和價格的逐步降低，稀土永磁電機的研究開發(fā)進入了一個新的階段。稀土永磁電機的研究和開發(fā)大致可以分為三個階段:(1) 60年代后期和70年代，由于稀土鉆永磁價格昂貴，研究開發(fā)的重點是航空、航天用電機和要求高性能而價格不是主要因數(shù)的高科技領域。因此，研制中型高效稀土永磁同步電動機替代普通異步電動機和電勵磁同步電動機，可改變目前我國電能浪費嚴重的現(xiàn)狀，帶來可觀的節(jié)能效果和顯著的經(jīng)濟社會效益。但由于鋁鎳鈷溫度穩(wěn)定性高，在高精度測速電機等信號類型微電機中仍然會占有一席之地。鐵氧體永磁以廉價的優(yōu)勢占據(jù)低檔電機的市場。充分發(fā)揮我國稀土資源豐富的優(yōu)勢，大力研究和推廣應用稀土永磁電機，具有重要的意義。近幾年來，釹鐵硼永磁材料的磁性能大幅度提高，熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性也有了較大的進展，價格也相對有所減低，國內(nèi)外都出現(xiàn)一個新的應用高潮。現(xiàn)在許多型號的電機，都有自己的功能和用途。它的主要用途是用于同步或無刷直流電機。因此，在研究永磁電機之前，首先從設計制造永磁電機的材料需要出發(fā)，扼要介紹電機中最常用的幾種主要永磁材料。 永磁性材料簡述永磁電機的性能、設計制造特點和應用范圍都與永磁材料的性能密切相關。永磁同步電動機的設計及結構研究畢業(yè)論文 第1章 緒 論永磁同步電動機的運行原理與電勵磁同步電動機相同。但它以永磁體提供的磁通替代后者的勵磁繞組勵磁，使電動機結構較為簡單，降低了加工和裝配費用，且省去了容易出問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動機運行的可靠性，又因無需勵磁電流，省去了勵磁損耗，提高了電動機的效率和功率密度，因而它是近年來研究得較多并在各個領域中得到越來越廣泛應用的一種電動機。永磁材料種類眾多，性能差別很大，只有全面了解后才能做到設計合理，使用得當。 稀土永磁材料稀土永磁體的磁能積比電磁鐵高得多，其磁能量密度已接近超導裝置的水平。將磁體放入感應電機的轉子內(nèi)，其電機具有很高的效率和功率因數(shù)，可作為同步電機使用，也可以作為速度、轉矩和效率可控的直流無刷電機使用。在工業(yè)先進的國家，使用永磁體占20%左右，我們國家剛剛起步，稀土永磁電機的應用，主要取決于磁體的價格。我國稀土資源豐富，稀土儲存量為世界其他各國存量之和的4倍，稀土礦石和釹鐵硼永磁燒結的產(chǎn)量已居世界前列。 在永磁電機產(chǎn)品結構方面，鋁鎳鈷和鐵氧體永磁幾乎各占一半市場，釹鐵硼永磁材料則以優(yōu)異的磁性能得到迅速發(fā)展。鋁鎳鈷應用市場所占有的比例將相對減少，現(xiàn)有的大部分將被釹鐵硼取代。永磁同步電動機由于取消了勵磁繞組、集電環(huán)和勵磁柜，與普通電勵磁同步電動機相比，不僅提高了可靠性和維護性，其效率也有了較大提高；與異步電動機相比，不但效率提高，功率因數(shù)也大大改善。我國是稀土大國，稀土儲量占世界的80%，研究和開發(fā)中型高效稀土永磁同步電動機還可大面積推廣應用我國資源豐富的釹鐵硼永磁材料，變資源出口為高附加值產(chǎn)品出口，并促進稀土永磁材料行業(yè)、電機行業(yè)、風機水泵行業(yè)和石油化工行業(yè)的產(chǎn)品結構調整和更新?lián)Q代，產(chǎn)生以科技為先導的新的經(jīng)濟增長點，并促進一些重工業(yè)行業(yè)電機拖動方面的節(jié)能改造。(2) 80年代，特別是1983年出現(xiàn)價格相對較低的鋁鐵硼永磁后，國 內(nèi)外的研究開發(fā)重點轉移到工業(yè)和民用電機上，稀土永磁的優(yōu)異磁性能，加上電力電子器件和微機控制技術的迅猛發(fā)展，不僅使許多傳統(tǒng)的電勵磁電機紛紛用稀土永磁電機來取代，而且可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的電勵磁電機所難以達到的高性能。目前，稀土永磁電機的單臺容量已經(jīng)超過1000kW，我國己制成了110kW和250kW的永磁同步電動機，其效率高達95%。從上敘述不難看出，稀土永磁材料各方面的性能和特點都優(yōu)于其它的永磁材料。 其它永磁材料 鋁鎳鈷永磁鋁鎳鈷（AINio）永磁是20世紀30年代研制成功的。60年代以后，隨著鐵氧體永磁和稀土永磁的相繼問世，鋁鎳鈷（AINio）永磁在電機中的應用被取代，所占比例呈下降趨勢。前者的磁性能較高?？芍苯訅褐瞥伤栊螤睢ｄX鎳鈷永磁的顯著特點是溫度系數(shù)小， % 左右，因此，隨著溫度的改變磁性能變化很小，目前仍被廣泛用于儀器儀表類要求溫度穩(wěn)定性高的永磁電機中。它的退磁曲線呈現(xiàn)非線性變化。鋁鎳鈷永磁電機的磁極上通常都有極靴且備有再充磁繞組，使其可以再次充磁來恢復應有的磁能。另外，為了加強它的抗去磁能力，鋁鎳鈷永磁磁極往往設計成長柱體或長棒形。 鐵氧體永磁材料鐵氧體永磁材料屬于非金屬永磁材料，在電機中常用的有兩種。它們的磁性能相差不多，而鍶鐵氧體的Hc值略高于鋇鐵氧體，更適于在電機中使用。鐵氧體永磁的主要缺點：剩磁密度不高， ～， ～40 。必須指出，鐵氧體永磁的為正值，其矯頑力隨溫度的升高而增大，隨溫度降低而減小，這與其化幾種常駐用永磁材料不同。另外，鐵氧體永磁材料硬而脆，且不能進行電加工，僅能切片和進行少量磨加工，通常彩軟質砂輪，最好選用R3碳化硅砂輪，并且磨削速度要適當，磨削中要用水充分冷卻，這樣既能加快磨削速度，又不致磨裂永磁體。按所用永磁材料種類不同。通常的鑄造或燒結永磁體相比，粘結磁體因含有粘結劑而使磁性能稍差，但卻具有如下的顯著優(yōu)點：1）形狀自由度大 容易制成形狀復雜的磁體或薄壁環(huán)、薄片關磁體。2）尺寸精度高，不變形 燒結磁體的收縮率為13%～ 27%，% ～%。3）產(chǎn)品性能分散性小 合格率訓，適于大批量生產(chǎn)。5）電阻率啟、易于實現(xiàn)多極充磁。7）密度小、質量輕。采用粘結永磁體有它得天獨厚的優(yōu)點，深受用戶歡迎. 永磁同步電機的發(fā)展概況 國內(nèi)外對開發(fā)高效電動機都很重視。 永磁同步電機在國內(nèi)的發(fā)展概況自20世紀80年代開始，我國學者和研究人員都紛紛致力于高磁場永磁材料，永磁式電動機及其驅動系統(tǒng)的理論和應用研究，并取得了卓有成效的研究和開發(fā)成果。效率高達91%