永磁電機磁鋼有如下特點:
1、形狀不會太復雜(除了一些微電機,如VCM電機),多以矩形、瓦形、扇形、面包形居多,尤其在電機設計降本的大前提下,很多會采用嵌入式的方形磁鋼;
2、充磁比較簡單,基本上是單極充磁,裝配后形成多極磁路。如果做整環,如粘接釹鐵硼磁環或熱壓磁環,一般多采用多極輻射充磁;
3、技術要求核心主要在于高溫穩定性、磁通一致性和適配性,表貼式轉子磁鋼會要求親膠性好,直線電機磁鋼對鹽霧要求會相對嚴格一些,風力發電磁鋼對鹽霧要求會更嚴格,驅動電機磁鋼會要求高溫穩定性非常好;
4、磁能積高中低檔都有應用,但矯頑力多數是中高檔水平,目前電動汽車的驅動電機磁鋼牌號多以高磁能積、高矯頑力為主,如45UH、48UH、50UH、42EH、45EH等,成熟的擴散工藝必不可少;
5、分段式的粘接磁鋼在高溫電機領域已得到較廣泛的應用,目的是提高磁鋼的分段絕緣度,來降低電機運行時磁鋼的渦流損耗,也有的磁鋼會在表面增加環氧涂層以增加其絕緣性。
電機磁鋼的關鍵檢測項目:
1、高溫穩定性。有的客戶會要求測開路磁衰,有的客戶會要求測半開路磁衰,電機運行時磁鋼除了要承受高溫還要承受交變的反向磁場,所以成品磁衰、基材高溫退磁曲線是必須要測試和監控的;
2、磁通一致性。磁鋼作為電機轉子或定子的磁場來源,如果存在一致性差異,會造成電機振動、功率降低進而影響整體電機的功能,所以電機磁鋼一般都會對磁通一致性有要求,有的要求5%以內,有的要求3%甚至2%以內,對于影響磁通一致性的因素都要考慮進去,如剩磁的一致性、公差的一致性、和倒角鍍層的一致性等。
3、適配性。表貼式的磁鋼多以瓦形為主,對于夾角、弧度常規的二次元測試方式誤差較大或難以測試,這時需要考慮到其適配性,有的緊密排布的磁鋼需要控制累加的縫隙,有的燕尾槽表貼的磁鋼需要考慮裝配的松緊度,最好能按照用戶的裝配方式自制仿形治具,來檢驗磁鋼的適配性。
在永磁電機的實際生產制造過程中,會將磁鋼采用粘結劑固于定子或轉子上,理論上分析,磁鋼與配合零部件之間,可以由兩者的磁力進行緊密固定,在磁鋼的裝配過程可以發現,兩者的吸力特別大,原則上不應該出現兩者的分離,但在永磁電機的實際應用過程中,還是存在磁鋼脫落的事實。
為了保證兩者較好的配合關系,磁鋼應與固定面有較好的同形關系,即兩者的配合面應盡可能地一致,并采用粘結劑進行強化固定。當永磁電機運行過程中因為溫度太高導致磁鋼失去磁性時,磁鋼本來磁性減弱或消失,導致與配合面失去吸引力,兩者只能靠較好的粘合劑進行固定,電機運行過程的振動,也極有可能導致磁鋼從配合零部件上移位或脫落,導致電機定子與轉子發生磨擦性的碰撞,即發生定子與轉子部分出現掃膛甚至損壞繞組的惡劣后果。
永磁電機的相關注意事項
1、磁路結構和設計計算
為了充分發揮各種永磁材料的磁性能,特別是稀土永磁的優異磁性能,制造出性價比高的永磁電機,就不能簡單套用傳統的永磁電機或電勵磁電機的結構和設計計算方法,必須建立新的設計概念,重新分析和改進磁路結構。隨著計算機硬件和軟件技術的迅猛發展,以及電磁場數值計算、優化設計和仿真技術等現代化設計方法的不斷完善,經過電機學術界和工程界的共同努力,現已在永磁電機的設計理論、計算方法、結構工藝和控制技術等方面取得了突破性進展,形成了以電磁場數值計算和等效磁路解析求解相結合的一整套分析研究方法和計算機輔助分析、設計軟件,并正在不斷完善中。
2、控制問題
永磁電機制成后不需外界能量即可維持其磁場,但也造成從外部調節、控制其磁場極為困難。永磁發電機難以從外部調節其輸出電壓和功率因數,永磁直流電動機不能再用改變勵磁的辦法來調節其轉速。這些使永磁電機的應用范圍受到了限制。但是,隨著MOSFET、IGBT等電力電子器件和控制技術的迅猛發展,大多數永磁電機在應用中,可以不必進行磁場控制而只進行電樞控制。設計時需要把稀土永磁材料、電力電子器件和微機控制三項新技術結合起來,使永磁電機在嶄新的工況下運行。
3、不可逆退磁問題
如果設計或使用不當,永磁電機在過高(釹鐵硼永磁)或過低(鐵氧體永磁)溫度時,在沖擊電流產生的電樞反應作用下,或在劇烈的機械震動時有可能產生不可逆退磁,或叫失磁,使電機性能降低,甚至無法使用。因而,既要研究開發適于電機制造廠使用的檢查永磁材料熱穩定性的方法和裝置,又要分析各種不同結構形式的抗去磁能力,以便在設計和制造時,采用相應措施保證永磁電機不失磁。
4、成本問題
鐵氧體永磁電機,特別是微型永磁直流電動機,由于結構工藝簡單、質量減輕,總成本一般比電勵磁電機低,因而得到了極為廣泛的應用。由于稀土永磁目前價格還比較貴,稀土永磁電機的成本一般比電勵磁電機高,這需要用它的高性能和運行費用的節省來補償。在某些場合,例如計算機磁盤驅動器的音圈電動機,采用釹鐵硼永磁后性能提高,體積質量顯著減小,總成本反而降低。在設計時既需根據具體使用場合和要求,進行性能、價格的比較后決定取舍,又要進行結構工藝的創新和設計優化以降低成本。