永磁材料的特性有哪些，它們影響電機(jī)的哪些性能？

電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一就是定子磁極由永磁材料組成，磁性材料性能的優(yōu)劣，直接影響到電機(jī)磁路尺寸，電機(jī)體積以及功能指標(biāo)和運(yùn)動(dòng)特性。永磁材料又稱硬磁材料，主要特征是矯頑力(Coercive Force)大、剩磁(Residual Flux Density) 高，永磁材料經(jīng)飽和磁化后去掉外磁場仍能長時(shí)間保持穩(wěn)定的磁性，給永磁電機(jī)勵(lì)磁，在氣隙中建立恒穩(wěn)磁場。

剩磁 Br、矯頑力 Hcb

永磁體磁化到飽和后，把外磁場的磁場強(qiáng)度(Magnetic Field Intensity) H逐步減小到零，永磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度(Magnet Flux Density) B由Bs退到Br，Br稱為剩磁。反向加磁場使Br降到零， 此時(shí)的反向磁場強(qiáng)度的絕對值稱為磁感應(yīng)矯頑力，簡稱矯頑力(CoerciveForce)Hcb，見下圖。連續(xù)緩慢地改變外磁場的磁場強(qiáng)度一個(gè)循環(huán)周期，形成的B-H閉合磁化曲線稱為磁滯回線 (Magnetic hysteresis loop)，位于第二象限內(nèi)的磁滯回線即為去磁曲線(DemagnetizationCurve)，它是永磁材料的基本特性曲線，表征永磁材料品質(zhì)的重要依據(jù)。

內(nèi)稟矯頑力Hcj

在真空中，磁場強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的關(guān)系為 ：B=0H ，在磁性材料中，則為：B=0M + 0H，式中，M為磁化強(qiáng)度(Magnetization Intensity) 單位為 A/m)，是表示永磁材料磁化程度的一個(gè)重要物理量。0(=4πx10-7 H/m)為真空磁導(dǎo)率(Permeability of Vacuum)。

由于第二象限內(nèi)磁化磁場強(qiáng)度H值為負(fù)值，為了方便起見，不妨將H坐標(biāo)反向，使H定義為去磁磁場強(qiáng)度，為正值，則式 應(yīng)改寫成：B=0M0H，式中表明：當(dāng)H=0時(shí)，B=Br=0M；當(dāng)H=Hcb時(shí)，B=0，M=Hcb為正值并未退到零。要使M退到零，還要把去磁磁場強(qiáng)度H繼續(xù)增大直到Hcj，見下圖，曲線Bj=B+0H稱為內(nèi)稟去磁曲線(Intrinsic Demagnetization Curve)，Bj是永磁材料磁化后內(nèi)在的磁感應(yīng)強(qiáng)度即內(nèi)稟磁感應(yīng)強(qiáng)度，Hcj稱為內(nèi)稟矯頑力。

回復(fù)磁導(dǎo)率r

永磁體磁化后去掉外磁場，磁密是Br，在去磁場強(qiáng)作用下，磁密沿去磁曲線下降到某一點(diǎn)，例如上圖中的K點(diǎn)，然后減小去磁作用直到場強(qiáng)H=0，但磁密并不按去磁曲線回到Br，而是到一個(gè)較低的點(diǎn)，例如M點(diǎn)，以后再加去磁場強(qiáng)到Hk，磁密將沿著新的曲線到K點(diǎn)，形成一個(gè)局部小回環(huán)。由于局部回環(huán)的面積很小，可以近似地用直線KM表示，KM稱為回復(fù)線(Recoil Line)。回復(fù)線的斜率稱為回復(fù)磁導(dǎo)率（Recoil permeability ) r，它近似地等于去磁曲線上Br處的斜率，即回復(fù)線與去磁曲線上Br處的切線平行。r是永磁材料動(dòng)態(tài)工作時(shí)的重要參數(shù)，當(dāng)r較小時(shí)，永磁材料有較好的動(dòng)態(tài)性能。

最大磁能積(BH)max

由于永磁磁路不同，因而材料所處的工作點(diǎn)不同，材料單位體積向氣隙提供的磁能與此材料工作點(diǎn)上的磁密B與去磁場強(qiáng)H的乘積成正比，即：W = BH …(J/m3)，由式可知，當(dāng)B=Br時(shí)，H=0，W=0；當(dāng)H=Hcb時(shí)，B=0，W=0。能量最大的D點(diǎn)(BdHd)乘積最大，稱為最大磁能積(BH)max，這一點(diǎn)是永磁鐵的最佳工作點(diǎn)(見下圖），對于永磁鐵氧體，B=f(H)去磁曲線一般為直線，磁感應(yīng)強(qiáng)度可寫成：B=Br-0rH, 當(dāng)H=Hcb時(shí)，B=0，代入式：

因B=f(H)為直線，(BH)max的值位于直線的中點(diǎn)， 故

磁感應(yīng)溫度系數(shù)ab、居里點(diǎn)Tc

磁感應(yīng)溫度系數(shù)(Temp. Coefficient of Br)ab，居里點(diǎn)(Curie Temp.)Tc是指在工作溫度范圍(一般是–40°C~+80°C)內(nèi)剩磁Br隨溫度可逆變化的系數(shù)：

式中B1、B2分別是溫度為t1、t2時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

永磁材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨溫度升高而降低，因此ab是負(fù)值，當(dāng)溫度升高到一定值時(shí)，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs下降為零，失去永磁材料的基本特性，這個(gè)溫度稱為居里點(diǎn)Tc(或居里溫度)。溫度系數(shù)ab值越小，永磁材料的溫度穩(wěn)定性越好；居里點(diǎn)Tc高，允許的使用溫度也高。

各向同性 與各向異性

由于制造工藝不同，永磁材料有各向同性(Isotropy)和各向異性(Anisotropy)之分，各向同性永磁體內(nèi)不同晶粒的易磁化軸是紊亂取向的，因而剩磁Br較低，只有飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs的二分之一左右，相應(yīng)地最大磁能積(BH)max也較小。各向異性永磁體是采用磁場成型再燒結(jié) (或壓延)，其晶粒的易磁化軸沿成型磁場方向排列一致，Br接近Bs，從而使Br比各向同性約提高一倍，對于鐵氧體(BH)max.將近提高四倍。因此， 電機(jī)磁鐵通常采用各向異性材料。

責(zé)任編輯：lq