同步电机之关于永磁材料的磁稳定性

    永磁材料的磁稳定性是指在使用过程中，因受到外界温度、磁场冲击和振动等因素的影响，而使磁性能不变化的能力。对永磁材料的磁性能的变化分为不可逆变化与可逆变化两种情况：可逆变化是指在一定条件下磁性能可以恢复到原始状态；而不可逆变化是指外界因素撤掉后，其磁性能不可能恢复到最初状态。

1．永磁材料磁性能的可逆变化

永磁材料的磁性能在温度变化时要发生变化，所以我们特别关心永磁材料在使用温度下的磁性能。在设计电机时都是以电机工作温度来计算永磁电机的特性，如果温度发生变化，永磁材料磁性能变化，电机的性能也发生变化。但是这种变化如果磁性材料恢复到初始状态时，磁性材料磁性能也恢复到原来状态，一般称永磁材料的这种变化为可逆变化。

2．永磁材料磁性能不可逆变化及其防止

永磁材料磁性能的不可逆退磁是当永磁材料磁性能发生变化后又恢复到初始状态时，磁性材料磁性能不能恢复到原来状态，这称之为不可逆变化。其原因与以下条件有关：

l）外界温度的影响外界温度变化时在退磁曲线范围内为可逆变化，但当温度变化较大时也会产生不可逆变化。为了防止这种退磁的产生，通常可采用下述办法，即用热老化或冷老化方法处理。所谓热老化是指将充磁后的永磁体，放在比使用最高环境温度高50 ℃左右的烤箱里，烘烤5一7h 。而冷老化是指将永磁体放在比使用环境温度再低10 ℃左右的冷冻箱里冷冻2一4h，这样磁性能就稳定了，但这种方法只对铁氧体永磁材料有效。不论热老化还是冷老化处理后的永磁体，都不允许再充磁，否则将失去老化作用。

2）外界强磁场的影响外界强磁场包括高压电磁线圈、强磁的医疗设备及电机本身的电枢反应磁场引起不可逆退磁。防止方法是采用大于外来干扰磁场进行稳磁处理。

3）外界冲击振动的影响永磁材料在外界强冲击振动等条件下也会失磁，特别是永磁材料在运输、搬运等情况下，永磁体最好有不导磁材料屏蔽包装后运输，并避免振动和冲击。

2 . 3 . 4永磁材料的应用

1．永磁材料的选择

永磁材料品种很多，性能差别很大，因此在永磁电机设计时，必须选择适宜的品种及具体的性能指标，根据现有的永磁材料性能和电机的性能要求来选用。

l）对于性能和可靠性要求高而价格不是主要考虑因素的场合，适宜选用SmZ Col：稀土永磁材料，而用于高温和退磁场大的场合，应选择SmC05稀土永磁材料。

2）对于性能无特殊要求、体积与重量限制不严而价格是主要考虑因素的场合，应选择铁氧体永磁材料。

3）工作温度超过300 ℃而对温度稳定性要求严格的场合，如各种测量仪器用电动机需采用温度系数低的铝镍钻永磁材料。

4）在生产批量大且磁极形状复杂的场合，优先采用粘结永磁材料。

5）随着钦铁硼永磁材料价格的逐步降低和性能完善，不仅在部分场合可以取代其他永磁材料，而且还可以用永磁电机取代传统电励磁电机。

2．使用永磁材料时注意事项

本书前面提供的各种永磁材料的磁性能数据，摘自国家标准或工厂标准的典型数据，永磁材料的实用性与生产厂的具体工艺有关，与标准值之间有一定的偏差，同一种牌号的永磁材料，不同工厂或同一工厂不同批号之间都会有一定的差别，而且标准规定的性能数据是以特定的形状尺寸为样品测试而得的，这与电机中采用的永磁体形状与尺寸也有差别，另外充磁机容量大小与充磁方法都会影响永磁材料的磁性能，因此为了提高计算的准确性，在有条件时最好能抽测样品的退磁曲线。对于一致性要求高的电机，更需要对永磁材料逐片检查。

永磁材料磁性能除和材料成分及制造工艺相关外，还和磁场热处理工艺有关。所谓磁场热处理，是指永磁材料在分解反应过程中外加磁场，经过磁场热处理后，磁性能提高，而且顺磁场方向大，垂直磁场方向小，这叫各相异性。如对于没有经过磁场热处理的永磁材料就没有方向性，这称为各相同性。对于各相异性的永磁材料，充磁时磁场方向应与磁场热处理方向一致，否则磁性能要降低。

为了保证永磁电机在运行时性能稳定，不发生明显不可逆退磁，在使用前应先进行稳磁处理，也叫老化处理，其方法如2 . 3 . 3节中老化处理所述。