同步電機(jī)之關(guān)于永磁材料的磁穩(wěn)定性

    永磁材料的磁穩(wěn)定性是指在使用過(guò)程中，因受到外界溫度、磁場(chǎng)沖擊和振動(dòng)等因素的影響，而使磁性能不變化的能力。對(duì)永磁材料的磁性能的變化分為不可逆變化與可逆變化兩種情況：可逆變化是指在一定條件下磁性能可以恢復(fù)到原始狀態(tài)；而不可逆變化是指外界因素撤掉后，其磁性能不可能恢復(fù)到最初狀態(tài)。

1．永磁材料磁性能的可逆變化

永磁材料的磁性能在溫度變化時(shí)要發(fā)生變化，所以我們特別關(guān)心永磁材料在使用溫度下的磁性能。在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)都是以電機(jī)工作溫度來(lái)計(jì)算永磁電機(jī)的特性，如果溫度發(fā)生變化，永磁材料磁性能變化，電機(jī)的性能也發(fā)生變化。但是這種變化如果磁性材料恢復(fù)到初始狀態(tài)時(shí)，磁性材料磁性能也恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，一般稱(chēng)永磁材料的這種變化為可逆變化。

2．永磁材料磁性能不可逆變化及其防止

永磁材料磁性能的不可逆退磁是當(dāng)永磁材料磁性能發(fā)生變化后又恢復(fù)到初始狀態(tài)時(shí)，磁性材料磁性能不能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，這稱(chēng)之為不可逆變化。其原因與以下條件有關(guān)：

l）外界溫度的影響外界溫度變化時(shí)在退磁曲線范圍內(nèi)為可逆變化，但當(dāng)溫度變化較大時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不可逆變化。為了防止這種退磁的產(chǎn)生，通?？刹捎孟率鲛k法，即用熱老化或冷老化方法處理。所謂熱老化是指將充磁后的永磁體，放在比使用最高環(huán)境溫度高50 ℃左右的烤箱里，烘烤5一7h 。而冷老化是指將永磁體放在比使用環(huán)境溫度再低10 ℃左右的冷凍箱里冷凍2一4h，這樣磁性能就穩(wěn)定了，但這種方法只對(duì)鐵氧體永磁材料有效。不論熱老化還是冷老化處理后的永磁體，都不允許再充磁，否則將失去老化作用。

2）外界強(qiáng)磁場(chǎng)的影響外界強(qiáng)磁場(chǎng)包括高壓電磁線圈、強(qiáng)磁的醫(yī)療設(shè)備及電機(jī)本身的電樞反應(yīng)磁場(chǎng)引起不可逆退磁。防止方法是采用大于外來(lái)干擾磁場(chǎng)進(jìn)行穩(wěn)磁處理。

3）外界沖擊振動(dòng)的影響永磁材料在外界強(qiáng)沖擊振動(dòng)等條件下也會(huì)失磁，特別是永磁材料在運(yùn)輸、搬運(yùn)等情況下，永磁體最好有不導(dǎo)磁材料屏蔽包裝后運(yùn)輸，并避免振動(dòng)和沖擊。

2 . 3 . 4永磁材料的應(yīng)用

1．永磁材料的選擇

永磁材料品種很多，性能差別很大，因此在永磁電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，必須選擇適宜的品種及具體的性能指標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)有的永磁材料性能和電機(jī)的性能要求來(lái)選用。

l）對(duì)于性能和可靠性要求高而價(jià)格不是主要考慮因素的場(chǎng)合，適宜選用SmZ Col：稀土永磁材料，而用于高溫和退磁場(chǎng)大的場(chǎng)合，應(yīng)選擇SmC05稀土永磁材料。

2）對(duì)于性能無(wú)特殊要求、體積與重量限制不嚴(yán)而價(jià)格是主要考慮因素的場(chǎng)合，應(yīng)選擇鐵氧體永磁材料。

3）工作溫度超過(guò)300 ℃而對(duì)溫度穩(wěn)定性要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，如各種測(cè)量?jī)x器用電動(dòng)機(jī)需采用溫度系數(shù)低的鋁鎳鉆永磁材料。

4）在生產(chǎn)批量大且磁極形狀復(fù)雜的場(chǎng)合，優(yōu)先采用粘結(jié)永磁材料。

5）隨著欽鐵硼永磁材料價(jià)格的逐步降低和性能完善，不僅在部分場(chǎng)合可以取代其他永磁材料，而且還可以用永磁電機(jī)取代傳統(tǒng)電勵(lì)磁電機(jī)。

2．使用永磁材料時(shí)注意事項(xiàng)

本書(shū)前面提供的各種永磁材料的磁性能數(shù)據(jù)，摘自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)的典型數(shù)據(jù)，永磁材料的實(shí)用性與生產(chǎn)廠的具體工藝有關(guān)，與標(biāo)準(zhǔn)值之間有一定的偏差，同一種牌號(hào)的永磁材料，不同工廠或同一工廠不同批號(hào)之間都會(huì)有一定的差別，而且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能數(shù)據(jù)是以特定的形狀尺寸為樣品測(cè)試而得的，這與電機(jī)中采用的永磁體形狀與尺寸也有差別，另外充磁機(jī)容量大小與充磁方法都會(huì)影響永磁材料的磁性能，因此為了提高計(jì)算的準(zhǔn)確性，在有條件時(shí)最好能抽測(cè)樣品的退磁曲線。對(duì)于一致性要求高的電機(jī)，更需要對(duì)永磁材料逐片檢查。

永磁材料磁性能除和材料成分及制造工藝相關(guān)外，還和磁場(chǎng)熱處理工藝有關(guān)。所謂磁場(chǎng)熱處理，是指永磁材料在分解反應(yīng)過(guò)程中外加磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)熱處理后，磁性能提高，而且順磁場(chǎng)方向大，垂直磁場(chǎng)方向小，這叫各相異性。如對(duì)于沒(méi)有經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)熱處理的永磁材料就沒(méi)有方向性，這稱(chēng)為各相同性。對(duì)于各相異性的永磁材料，充磁時(shí)磁場(chǎng)方向應(yīng)與磁場(chǎng)熱處理方向一致，否則磁性能要降低。

為了保證永磁電機(jī)在運(yùn)行時(shí)性能穩(wěn)定，不發(fā)生明顯不可逆退磁，在使用前應(yīng)先進(jìn)行穩(wěn)磁處理，也叫老化處理，其方法如2 . 3 . 3節(jié)中老化處理所述。