釹鐵硼磁鐵的耐溫實(shí)驗(yàn)怎么做？

首先，我們需要了解下最高工作溫度的概念。在最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《燒結(jié)釹鐵硼永磁材料》GB/T 13560-2017 文件中定義的最高使用溫度：熱退磁狀態(tài)L/D=0.7的永磁圓柱樣品（直徑為D，高度為L(zhǎng)），飽和磁化后，在開路狀態(tài)下從室溫加熱到某一恒定溫度保溫2h，然后冷卻到室溫，其開路磁通不可逆磁通損≤5%的最高保溫溫度。

在定義中，長(zhǎng)徑比L/D是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，我們通過實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，L/D值越小，其最高工作溫度就越小，L/D值越大，其最高工作溫度就越大。比如說，直徑10×10的N35圓柱，L/D=1.0，其開路80度保溫2小時(shí)后開路磁通損失肯定小于5%，而直徑10×3的N35圓柱，L/D=0.3，其開路80度保溫2小時(shí)后開路磁通損失可能大于20%。

但是實(shí)際情況中，我們有很多成品磁鐵（磁鋼）實(shí)際上并不是圓柱形的，不管是做磁路組件的還是做永磁電機(jī)的朋友，你們訂購(gòu)的永磁產(chǎn)品可能是方塊、瓦型、環(huán)形，甚至是其他異形的，還有不同的取向，這哪里來的L/D呢？所以，這里就要涉及另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：Pc值。Pc越大磁體工作點(diǎn)越高，越不容易被退磁。一般情況下對(duì)于一個(gè)孤立磁體取向長(zhǎng)度相對(duì)越大Pc越大。因此Pc是永磁磁路設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的物理量。我們可以利用等效磁荷球原理估算特定形狀孤立磁體的單位磁導(dǎo)(Pc)。我們可以利用相應(yīng)的公式計(jì)算出方塊，瓦型，環(huán)形的Pc值，對(duì)比圓柱的Pc值，等量帶換出相應(yīng)的長(zhǎng)徑比L/D值。比如一個(gè)30x25x12的方塊磁鋼，其Pc值約為1.065，與D10×4的圓柱磁鋼的Pc值1.073接近，因此，可以將這個(gè)方塊看成L/D=0.4的圓柱，有助于判斷其能否勝任對(duì)應(yīng)工作溫度。

在了解長(zhǎng)徑比L/D和孤立磁體的單位磁導(dǎo)(Pc)的基本概念之后，我們現(xiàn)在來具體介紹磁鐵的耐溫實(shí)驗(yàn)怎么做。

• 首先，磁體需要飽和充磁，并使用合適的磁通計(jì)測(cè)量起磁通值Φ1。
• 然后，將磁體放在高溫試驗(yàn)箱設(shè)置制定的溫度，保溫2小時(shí)。注意：一般我們測(cè)的是開路，也就是磁體不是吸附在任何導(dǎo)磁物質(zhì)上孤立的放置狀態(tài)；也有測(cè)半開路的，就是1測(cè)取向面吸附在3mm的鐵板上面。
• 待磁體經(jīng)過高溫烘烤恢復(fù)到常溫后，再次在同等條件下測(cè)量磁通值Φ2。
• 計(jì)算退磁率=（Φ1-Φ2）/Φ1*100%

如何判定耐溫實(shí)驗(yàn)的結(jié)果？

下圖是一組客戶來樣的檢驗(yàn)記錄，客戶部知道其產(chǎn)品是什么性能的。我們?yōu)橛脩魴z測(cè)這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析。

首先，我們量得樣品的尺寸是19*19*2.5，對(duì)應(yīng)的Pc值=0.26，對(duì)應(yīng)的L/D換算為0.12。

其次，通過表磁計(jì)算公式，逆向換算，在這個(gè)尺寸下（19*19*2.5）中心表磁為1300左右的剩磁大約是12kGs，對(duì)應(yīng)的牌號(hào)就是35.

接著，參考我們往期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累，L/D=0.11左右的磁鋼，100℃開路退磁5-10%，110℃開路退磁11-16%，對(duì)應(yīng)的差不多就是SH牌號(hào)。

通過以上老化實(shí)驗(yàn)，我們可以大概知道產(chǎn)品的性能是什么牌號(hào)。有助于我們開發(fā)產(chǎn)品，找到合適的材料。反過來講，我們可以通過老化實(shí)驗(yàn)，來驗(yàn)證產(chǎn)品是否符合自己的需求，或者自己的產(chǎn)品性能是否過于耐溫過剩，有降本空間。

后續(xù)我們會(huì)再繼續(xù)討論如何使用公式計(jì)算L/D和Pc值，把能解決問題的方法分享給大家。

采購(gòu)磁鐵時(shí)，需要注意多個(gè)方面以確保所購(gòu)買的磁鐵滿足特定的應(yīng)用需求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。以下是一些關(guān)鍵的考慮因素：

1. 磁性能：確定所需的磁性能，包括磁力強(qiáng)度、剩磁、矯頑力和最大磁能積。這些參數(shù)將決定磁鐵在特定應(yīng)用中的效果。
2. 材料類型：根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的磁鐵材料，如鐵氧體、釹鐵硼（NdFeB）、鋁鎳鈷（Alnico）或釤鈷（SmCo）。每種材料都有其獨(dú)特的性能和成本。
3. 尺寸和形狀：明確磁鐵的尺寸、形狀和公差要求。這些因素將影響磁鐵的制造和成本。
4. 溫度穩(wěn)定性：考慮磁鐵將在何種溫度環(huán)境下工作，并選擇具有適當(dāng)溫度系數(shù)的磁鐵材料。高溫可能導(dǎo)致磁鐵退磁。
5. 耐腐蝕性：根據(jù)應(yīng)用環(huán)境選擇具有足夠耐腐蝕性的磁鐵。例如，某些磁鐵可能需要鍍層或涂層以提高其耐腐蝕性。
6. 機(jī)械強(qiáng)度：評(píng)估磁鐵的機(jī)械強(qiáng)度和脆性，特別是在需要承受沖擊或振動(dòng)的情況下。
7. 成本：考慮預(yù)算限制，平衡磁鐵的性能和成本。
8. 供應(yīng)商信譽(yù)：選擇信譽(yù)良好的供應(yīng)商，確保磁鐵的質(zhì)量和交貨時(shí)間。
9. 認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)：確保磁鐵符合相關(guān)的國(guó)際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如ISO9001標(biāo)準(zhǔn)，IATF16949，ROHS等。
10. 交貨時(shí)間：根據(jù)項(xiàng)目時(shí)間表確定供應(yīng)商是否能按時(shí)交貨。
11. 最小起訂量：了解供應(yīng)商的最小起訂量要求，以確保采購(gòu)量符合需求。
12. 售后服務(wù)：考慮供應(yīng)商提供的售后服務(wù)和支持，包括技術(shù)咨詢、退換貨政策等。
13. 環(huán)境影響：了解磁鐵的生產(chǎn)過程是否符合環(huán)保要求，以及磁鐵在使用和廢棄后對(duì)環(huán)境的影響。

通過仔細(xì)考慮這些因素，可以確保采購(gòu)到適合特定應(yīng)用的高質(zhì)量磁鐵，并避免潛在的問題和額外的成本。

• 釹鐵硼磁鐵的耐溫實(shí)驗(yàn)怎么做
• 飛輪儲(chǔ)能磁懸浮是什么？怎么設(shè)計(jì)磁懸浮組件？
• 磁力線真的存在嗎
• 采購(gòu)磁鐵需要注意什么
• 磁鐵的儲(chǔ)存和運(yùn)輸有哪些注意事項(xiàng)

永磁電機(jī)的磁鋼，通常是指使用永磁材料制成的磁體，這些材料能夠在沒有外加磁場(chǎng)的情況下保持磁化狀態(tài)。常用的永磁材料包括釹鐵硼（Nd-Fe-B）、釤鈷（SmCo）、鋁鎳鈷（Alnico）等。

不同類型的永磁材料有不同的耐溫性能。通常，永磁材料的磁性會(huì)隨著溫度的升高而降低，即磁化強(qiáng)度會(huì)隨溫度升高而減弱。當(dāng)溫度接近或超過材料的居里點(diǎn)（Curie temperature）時(shí)，磁性會(huì)完全消失。

例如：

• 釤鈷磁鋼的耐溫性能較好，一般在200°C到350°C之間仍然保持良好的磁性。釤鈷磁鋼的耐溫性能優(yōu)于釹鐵硼，其居里溫度通常在600°C至700°C之間，這意味著其在更高的溫度下仍然保持良好的磁性能。
• 釹鐵硼磁鋼的耐溫性能相對(duì)較差，一般在150°C左右磁性開始顯著下降。釹鐵硼磁鋼的居里溫度約為310°C至320°C，這意味著在超過這個(gè)溫度后，磁性能會(huì)急劇下降。

在實(shí)際應(yīng)用中，永磁電機(jī)的工作環(huán)境溫度會(huì)對(duì)磁鋼的性能產(chǎn)生影響。因此，選擇合適的永磁材料時(shí)，需要考慮電機(jī)的預(yù)期工作溫度范圍，以確保磁鋼能夠在預(yù)期的工作溫度下保持足夠的磁性。如果工作溫度較高，可能需要采用具有更高耐溫性能的永磁材料，或者采取散熱措施來維持磁鋼的磁性。

釤鈷磁鋼

在實(shí)際應(yīng)用中，電機(jī)制造商會(huì)根據(jù)電機(jī)的預(yù)期工作溫度和應(yīng)用要求選擇合適的永磁材料。例如，如果電機(jī)需要在高溫環(huán)境下工作，那么釤鈷磁鋼可能是更好的選擇，因?yàn)樗鼈兡軌蛟诟叩臏囟认卤３执判阅?。如果電機(jī)的工作溫度較低，那么釹鐵硼磁鋼可能是更經(jīng)濟(jì)的選擇，因?yàn)樗鼈兲峁┝烁叩拇判阅堋?/p>

需要注意的是，即使磁鋼的耐溫性能較好，長(zhǎng)時(shí)間的暴露在高溫度下也會(huì)導(dǎo)致磁性能的退化。因此，電機(jī)制造商通常會(huì)采取冷卻措施或其他熱管理策略來保護(hù)磁鋼免受高溫影響。

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• 磁鐵的儲(chǔ)存和運(yùn)輸有哪些注意事項(xiàng)

電動(dòng)汽車（EV）使用永磁材料的主要目的是為了提高電機(jī)的效率和功率密度。永磁材料通常用于電動(dòng)汽車的永磁同步電機(jī)（PMSM）中，其中永磁材料充當(dāng)磁場(chǎng)源，以提高電機(jī)的磁通密度和效率。

永磁材料的用量取決于電機(jī)的設(shè)計(jì)、電機(jī)所需的功率和扭矩、以及電機(jī)的尺寸和效率目標(biāo)。一般來說，每千瓦電機(jī)的永磁材料用量大約在0.1到0.2公斤之間，但這個(gè)數(shù)值會(huì)根據(jù)具體的電機(jī)設(shè)計(jì)和工作條件有所變化。

例如，如果一輛電動(dòng)汽車的電機(jī)功率為100千瓦（即100,000瓦），那么大約需要10到20公斤的永磁材料。然而，這只是一個(gè)粗略的估計(jì)，實(shí)際的用量可能會(huì)根據(jù)電機(jī)的具體設(shè)計(jì)而有所不同。

需要注意的是，永磁材料的使用也受到稀土元素（如釹和鐠）的限制，這些元素的供應(yīng)和成本都是影響永磁材料使用量的因素。此外，隨著技術(shù)的進(jìn)步和材料科學(xué)的創(chuàng)新，未來可能會(huì)有新的永磁材料和電機(jī)設(shè)計(jì)，這可能會(huì)改變永磁材料在電動(dòng)汽車中的使用量。

特斯拉（Tesla）的電動(dòng)汽車使用的是永磁同步電機(jī)（PMSM），這些電機(jī)使用了一種稱為釹鐵硼（Nd-Fe-B）的永磁材料。釹鐵硼是一種高性能的稀土永磁材料，具有很高的磁能積，這意味著它們可以在較小的體積內(nèi)產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)。

特斯拉電機(jī)中的磁鋼（即永磁材料）通常是由釹鐵硼合金制成的，其化學(xué)式為Nd2Fe14B。這種合金含有大量的釹（Nd），它是電機(jī)中產(chǎn)生磁場(chǎng)的關(guān)鍵元素。特斯拉的電機(jī)設(shè)計(jì)旨在最大化磁通量，從而提高電機(jī)的效率和功率密度。

特斯拉電機(jī)中的磁鋼通常被制成條形或盤形，并被嵌入到電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子中。這些磁鋼在電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，與電機(jī)的繞組相互作用，從而產(chǎn)生扭矩和動(dòng)力。

特斯拉的電機(jī)設(shè)計(jì)非常高效，其電機(jī)具有很高的功率密度和效率。特斯拉的電動(dòng)汽車，如Model S、Model 3和Model X，都配備了高性能的電機(jī)，這些電機(jī)使用釹鐵硼永磁材料來提高性能。

綿陽(yáng)磁荷聚能電子有限公司是一家專業(yè)從事稀土永磁材料及元器件、金屬軟磁材料及元器件、精密磁屏蔽組件、磁鐵與磁場(chǎng)組件研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售的高科技企業(yè)。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于信息電子通訊、精密計(jì)量測(cè)量、自由電子激光及同步輻射光源、科學(xué)技術(shù)研究等領(lǐng)域。

    公司擁有一支專業(yè)水平高、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人才團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)期從事稀土永磁材料及元器件、金屬軟磁材料及元器件、磁路設(shè)計(jì)及磁場(chǎng)組件研發(fā)與生產(chǎn)工作，公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)更是擁有20年行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)并擁有部分特種金屬磁性材料及下游產(chǎn)品及組件設(shè)計(jì)研發(fā)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。我們秉承“科技創(chuàng)新、互惠互利、合作共贏”的經(jīng)營(yíng)理念，以質(zhì)量贏得市場(chǎng)認(rèn)可，以真誠(chéng)贏得客戶信賴，以創(chuàng)新贏得企業(yè)發(fā)展。

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確定永磁材料：選擇合適的永磁材料對(duì)于磁路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。常見的永磁材料包括釹鐵硼（NdFeB）、釤鈷磁鐵（SmCo）等。不同的永磁材料具有不同的磁性能和溫度特性，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。

磁路形狀和尺寸設(shè)計(jì)：根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作要求，設(shè)計(jì)磁路的形狀和尺寸。這包括確定永磁體的形狀和位置、磁路的長(zhǎng)度和寬度等參數(shù)。

考慮磁路的閉合性：確保磁路能夠有效地閉合，以最大限度地提高磁通的傳遞和減小漏磁。

磁路優(yōu)化：通過仿真和分析工具對(duì)磁路進(jìn)行優(yōu)化，以獲得所需的磁場(chǎng)分布和強(qiáng)度。

磁路材料選擇：選擇合適的磁路材料，如矽鋼片等，以減小磁阻和提高磁路的導(dǎo)磁性能。

磁路的熱效應(yīng)考慮：考慮磁路在工作過程中的熱效應(yīng)，確保磁路材料在工作溫度下能夠保持良好的磁性能。

設(shè)計(jì)永磁電機(jī)的磁路需要綜合考慮以上因素，利用專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件和仿真工具進(jìn)行分析和優(yōu)化，以確保磁路的性能和效率。同時(shí)，需要不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和調(diào)整，以獲得最佳的磁路設(shè)計(jì)方案。

永磁組件的磁路設(shè)計(jì)確實(shí)具有一定的復(fù)雜性和難度。磁路設(shè)計(jì)需要考慮永磁材料的特性、磁路的形狀和尺寸、磁場(chǎng)分布等因素，以確保在設(shè)定的工作條件下獲得所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度和分布。此外，磁路設(shè)計(jì)還需要考慮到磁路的閉合性、磁導(dǎo)率、磁阻等因素，以獲得良好的磁路性能。

因此，永磁組件的磁路設(shè)計(jì)需要有一定的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)永磁材料和磁路設(shè)計(jì)原理有深入的了解。同時(shí)，借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件和仿真工具，可以幫助工程師更好地進(jìn)行磁路設(shè)計(jì)和優(yōu)化?？偟膩碚f，永磁組件的磁路設(shè)計(jì)具有一定的難度，但通過專業(yè)的技術(shù)和工具支持，可以有效地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

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目前，新能源市場(chǎng)上，主流的電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，基本上有兩種，一種是永磁同步電機(jī)，另一種是感應(yīng)異步電機(jī)；那他們的構(gòu)造和工作原理以及他們的區(qū)別是什么呢？

首先我們先說一下，永磁同步電機(jī)

永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)組成：

主要包括定子、轉(zhuǎn)子和端蓋等部件，其中定子由定子鐵芯和三相定子繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，根據(jù)永磁體安裝位置的不同，可以分為表面突出式永磁轉(zhuǎn)子、表面嵌入式永磁轉(zhuǎn)子和內(nèi)埋式永磁轉(zhuǎn)子等。

工作原理：

當(dāng)三相定子繞組通入正弦交流電后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)以通電頻率為角速度的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子上的永磁體相互作用，由于定子在定子槽中固定不動(dòng)，所以轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)力的作用下開始旋轉(zhuǎn)，最終與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度同步。

永磁同步電機(jī)的應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)。

永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍在4000rpm-15000rpm左右，基本能夠滿足新能源汽車的所有工況需求，并且還具備尺寸小，重量輕、能量轉(zhuǎn)換效率高和功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，一般情況下，搭載永磁同步電機(jī)的車型能夠擁有較長(zhǎng)的續(xù)航里程。但此種電機(jī)的永磁體需要采用釹鐵硼等稀土材料，成本相對(duì)較高，此外，永磁體在高溫下可能會(huì)發(fā)生退磁現(xiàn)象，因此對(duì)汽車的冷卻系統(tǒng)提出了一定要求。

講完了永磁同步電機(jī)，我們下面再來說一下 感應(yīng)異步電機(jī)。

感應(yīng)異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)：

感應(yīng)異步電機(jī)主要包括定子、轉(zhuǎn)子、軸承、機(jī)殼和端蓋等部件，其中定子由定子鐵芯和三相定子繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由纏繞線圈的鐵芯構(gòu)成，根據(jù)纏繞方式不同，主要分為繞線式轉(zhuǎn)子和鼠籠式轉(zhuǎn)子。

工作原理：

當(dāng)三相定子繞組通入正弦交流電后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)以通電頻率為角速度的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，此時(shí)轉(zhuǎn)子中的線圈因?yàn)榍懈罡袘?yīng)線而產(chǎn)生電流，并產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)力的作用下，轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)子始終需要切割磁感應(yīng)線，所以它和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速并不同步，因此被稱為“異步”。

感應(yīng)異步電機(jī)的應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)：

感應(yīng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍在9000rpm-15000rpm左右，基本能夠滿足新能源汽車的所有工程需求。與永磁同步電機(jī)相比，感應(yīng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子不需要稀土材料，制造成本相對(duì)較低，并且其在高轉(zhuǎn)速工況下表現(xiàn)更加出色，適合那些注重性能的車型，單式感應(yīng)異步電機(jī)的功率密度和能量轉(zhuǎn)換效率不算太高，一般情況下，搭載此種電機(jī)的車型續(xù)航里程相對(duì)較短。

通過上面的介紹給大家總結(jié)一下他們兩者的優(yōu)缺點(diǎn)：

永磁同步電機(jī)：

優(yōu)點(diǎn)：尺寸小，重量輕、能量轉(zhuǎn)換效率高和功率密度高（搭載該電機(jī)車子 續(xù)航一般都不錯(cuò)）

缺點(diǎn)：成本相對(duì)較高（需要釹、鐵、硼等稀土材料），高溫下可能會(huì)發(fā)生退磁現(xiàn)象（動(dòng)力會(huì)衰減）。

我國(guó)稀土資源相對(duì)豐富，所以目前大部分國(guó)產(chǎn)新能源基本都是使用，永磁同步電機(jī)。

感應(yīng)異步電機(jī)：

優(yōu)點(diǎn)：制造成本相對(duì)較低，高轉(zhuǎn)速工況表現(xiàn)出色，常用在性能電動(dòng)車上。

缺點(diǎn)：功率密度和能量轉(zhuǎn)換效率不算太高，單位功率能耗大，一般續(xù)航不會(huì)太好。

目前性能電動(dòng)車基本都會(huì)搭載感應(yīng)異步電機(jī)，如特斯拉model s，蔚來ES8等車型。

當(dāng)然，新能源電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)還有其他種類，如有刷和無刷直流電機(jī)，但因?yàn)樗麄冋饎?dòng)大，耐久性差等原因?qū)е禄炯矣秒妱?dòng)汽車不會(huì)使用，所以目前基本上，家用電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)基本上就是只有，上面給大家說的，永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)這兩種。

1.1永磁同步電機(jī)簡(jiǎn)介

永磁同步電機(jī)（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代。永磁同步電機(jī)的運(yùn)行原理與普通電勵(lì)磁同步電機(jī)相同，但它以永磁體勵(lì)磁替代勵(lì)磁繞組勵(lì)磁，使電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，降低了加工和裝配費(fèi)用，同時(shí)還省去容易出現(xiàn)問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性。由于無需勵(lì)磁電流，沒有勵(lì)磁損耗，提高了電動(dòng)機(jī)的工作效率。

1.2永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)

如下圖1所示，永磁同步電機(jī)主要部分為：轉(zhuǎn)子、定子、端蓋等部件。下圖2是PMSM的實(shí)物圖。

PMSM的定子主要指定子繞組和定子鐵芯兩部分。定子繞組目前有分布式和集中式兩種結(jié)構(gòu)。分布式繞組與異步電動(dòng)機(jī)的定子多相交流繞組相似，一般希望分布在定子槽中的定子繞組產(chǎn)生的理想磁通勢(shì)為正弦波，然而實(shí)際繞組不會(huì)產(chǎn)生理想的正弦波。定義每極每相繞組槽數(shù)q=Z/(2 * np * m)，Z為定子槽數(shù)，np為電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)，m為電動(dòng)機(jī)定子繞組相數(shù)。

PMSM的轉(zhuǎn)子主要包括永磁體、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)軸、軸承等。傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電異步啟動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子會(huì)安裝有籠型繞組，現(xiàn)代變頻調(diào)速用永磁同步電動(dòng)機(jī)通常不會(huì)安裝轉(zhuǎn)子繞組。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子鐵芯中的位置可以劃分為表面式與內(nèi)置式PMSM。表面式PMSM又可以劃分為表貼式與插入式兩種結(jié)構(gòu)。見下圖3、圖4、圖5所示。

1.3 表貼式電機(jī) VS 內(nèi)置式電機(jī)

• 表貼式電機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在恒功率運(yùn)行范圍不寬的三相PMSM和永磁無刷直流電機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的永磁磁極易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)，能使電機(jī)的氣隙磁密波形趨于正弦波分布，進(jìn)而提高電機(jī)的運(yùn)行性能。【永磁體直接暴露在氣隙磁場(chǎng)中，容易退磁，弱磁能力受限】PS：Ld = Lq
• 內(nèi)置式電機(jī)：可充分利用轉(zhuǎn)子磁路不對(duì)稱所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)的功率密度，使得電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能較表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有所改善，制造工藝也較簡(jiǎn)單，但漏磁系數(shù)和制造成本都較表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)大。【有利于弱磁升速，易于提高電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的安全性】。PS：Ld<Lq

為什么表貼式和內(nèi)置式d、q軸電感不同？

對(duì)于永磁性材料，它的磁導(dǎo)率與空氣相同，而不是與鐵磁性材料相同。可以這么來理解這個(gè)事實(shí)，鐵磁性材料相當(dāng)于電導(dǎo)率高的電阻，空氣相當(dāng)于電導(dǎo)率很低的電阻，而永磁性材料則相當(dāng)于電流源。電流源內(nèi)阻很大，因而電導(dǎo)率很低；然而它會(huì)發(fā)出電流。永磁性材料相對(duì)磁導(dǎo)率很低，然而它能產(chǎn)生磁通。在戴維南定律中，電流源相當(dāng)于開路，電導(dǎo)率接近于0，因此就不難想象在磁路中為什么磁鋼相當(dāng)于空氣了。

圖(a)是內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)，即凸極永磁同步電機(jī)，圖(b)是表貼式永磁同步電機(jī)，即隱極永磁同步電機(jī)。電機(jī)的d軸和q軸是一個(gè)很重要的概念，他們是相對(duì)于轉(zhuǎn)子而言的。對(duì)于電機(jī)來說，d軸即轉(zhuǎn)子磁鋼磁極所在軸線，方向是從S極指向N極。q軸與d軸垂直，方向逆時(shí)針沿d軸轉(zhuǎn)過90度。說是凸極隱極，其實(shí)是根據(jù)d軸和q軸的同步電感來確定的。發(fā)現(xiàn)了嗎？內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)里頭d軸方向的用鐵量比較少，因?yàn)槌丝諝鈿庀叮€有永磁體占用了一定空間。永磁體磁導(dǎo)率相當(dāng)于空氣！而q軸除了空氣氣隙就是鐵了，用鐵量比d軸要多，所以d軸電感小，q軸電感大。而隱極的磁鐵是在空氣隙里頭的，d軸方向和q軸方向用鐵量一樣多。所以d軸和q軸的電感相等?！緛碓矗簶肥濉?/p> ]]> http://631029.cn/2023/06/02/%e7%89%b9%e6%96%af%e6%8b%89%e8%b0%8b%e5%bc%83%e7%94%a8%e7%a8%80%e5%9c%9f%ef%bc%8c%e6%b0%b8%e7%a3%81%e7%94%b5%e6%9c%ba%e6%96%b0%e6%96%b9%e5%90%91%ef%bc%9f/ Fri, 02 Jun 2023 08:13:56 +0000 https://mymce.cn/?p=1577 2023年3月2日，特斯拉動(dòng)力系統(tǒng)和能源工程高級(jí)副總裁德魯·巴格里諾在公司投資者日活動(dòng)上表示，特斯拉的下一代永磁電機(jī)將完全不使用稀土材料，以降低電子設(shè)備的復(fù)雜性和成本。但特斯拉未公布準(zhǔn)備用何種方式替代稀土。

新一代永磁電機(jī)不用稀土，會(huì)用什么材料替代？

業(yè)內(nèi)專家：兩條技術(shù)路徑可實(shí)現(xiàn)無稀土永磁電機(jī)

稀土永磁材料具有高磁晶各向異性和高飽和磁化強(qiáng)度，是當(dāng)前矯頑力最高、磁能積最大的一類永磁材料，目前已成為提升下游應(yīng)用產(chǎn)品性能、效率較為重要的基礎(chǔ)材料。

釹鐵硼磁材號(hào)稱“磁王”，是第三代稀土永磁，應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)產(chǎn)品在下游應(yīng)用上劃分，主要用于包括傳統(tǒng)汽車EPS、新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電、工業(yè)電機(jī)、變頻家電、節(jié)能電機(jī)等領(lǐng)域。

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的逐步滲透，高性能磁材消費(fèi)結(jié)構(gòu)也將發(fā)生較大變化。據(jù)中泰證券預(yù)測(cè)，2025年新能源汽車領(lǐng)域消費(fèi)占比將達(dá)到34%左右，較當(dāng)下仍具有較大提升空間。此外，風(fēng)電、工業(yè)電機(jī)和人形機(jī)器人等也將進(jìn)一步帶動(dòng)上游需求。

對(duì)于特斯拉宣稱的下一代永磁電機(jī)將完全不使用稀土材料，電機(jī)專家、上海交通大學(xué)電氣工程系副主任王志新教授表示，據(jù)其了解，雖然外界對(duì)特斯拉相關(guān)表態(tài)感覺非常震撼，甚至懷疑能否實(shí)現(xiàn)，但其實(shí)早在5年前，國(guó)內(nèi)就有技術(shù)團(tuán)隊(duì)觀察到特斯拉在進(jìn)行相關(guān)研究，近年來也已經(jīng)開始有向產(chǎn)品化發(fā)展的趨勢(shì)。

王志新教授指出，從業(yè)界和學(xué)界的角度上，要實(shí)現(xiàn)不用稀土的永磁電機(jī)目前已有兩條清晰路線：第一種是永磁輔助同步的勵(lì)磁電機(jī)，最大特色是用鋼做轉(zhuǎn)子，可以不用稀土；第二種是對(duì)稀土本身的替代，制造一種新型的磁性材料，比如用鐵和鎳的材料作為稀土材料上的替代。所以從技術(shù)突破上來說永磁電機(jī)不依賴稀土是有技術(shù)路徑的，下一步需要觀察特斯拉的技術(shù)成果和相關(guān)的設(shè)計(jì)效果。

（信息源自于第一財(cái)經(jīng)）