永磁電機(jī)采用永磁體勵(lì)磁,不僅可以降低電力損耗,達(dá)到節(jié)約能源的目的,而且還可以改善電機(jī)的運(yùn)行性能。鋁鎳鈷磁體、永磁鐵氧體及稀土永磁體均可應(yīng)用于永磁電機(jī)。鋁鎳鈷磁體問世于20世紀(jì)30年代,以優(yōu)異的剩磁、居里溫度、熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性著稱。但受限于矯頑力和抗退磁能力,其市場(chǎng)份額在稀土永磁體出現(xiàn)后急劇下降,目前鋁鎳鈷電機(jī)磁體僅應(yīng)用于以高精度測(cè)速發(fā)電機(jī)為代表的信號(hào)類微電機(jī)之中。
永磁鐵氧體誕生于20世紀(jì)50年代,目前依舊是產(chǎn)量最大的永磁體。除出色的成本優(yōu)勢(shì)、耐腐蝕性和較寬的工作溫度范圍外,永磁鐵氧體還具備高電阻率,無渦流損耗的困擾。燒結(jié)鐵氧體的磁性能較低,故其主要應(yīng)用于對(duì)體積和重量要求不高的低成本電機(jī)中。
1:5型釤鈷磁體、2:17型釤鈷磁體和釹鐵硼磁體分別被稱為第一代、第二代和第三代稀土永磁體。目前,超過三分之二的稀土永磁體被應(yīng)用于各類永磁電機(jī)之中。稀土永磁體可根據(jù)生產(chǎn)工藝劃分為粘結(jié)磁體和燒結(jié)磁體。絕大多數(shù)粘結(jié)釹鐵硼電機(jī)磁體的形狀為圓環(huán),且以多極充磁聞名。由于磁性能的限制,粘結(jié)釹鐵硼電機(jī)磁環(huán)通常只適用于微特電機(jī)。燒結(jié)釤鈷磁體及燒結(jié)釹鐵硼磁體均屬于低電阻率材料,當(dāng)兩者應(yīng)用于高速電機(jī)時(shí),必須考慮渦流損耗的影響。渦流損耗可引起磁體溫升,進(jìn)而使磁體發(fā)生退磁并影響電機(jī)性能。利用磁體分隔技術(shù)生產(chǎn)的低渦流損耗疊片磁鋼可在不改變磁體性能和電機(jī)結(jié)構(gòu)的前提下,實(shí)現(xiàn)電機(jī)功率和熱量之間的平衡。
即便燒結(jié)釤鈷磁體被詬病于高昂的成本和力學(xué)性能,但不可否認(rèn)的是,燒結(jié)釤鈷電機(jī)磁體在特定的高溫及高速電機(jī)應(yīng)用中仍占據(jù)不可替代的地位。高磁能積釤鈷磁體和高工作溫度釤鈷磁體將賦予相關(guān)應(yīng)用更高的設(shè)計(jì)自由度。
應(yīng)用于電機(jī)的燒結(jié)釹鐵硼磁體對(duì)于內(nèi)稟矯頑力存在一定要求。燒結(jié)釹鐵硼磁體的內(nèi)稟矯頑力可通過添加一定比例的重稀土元素Dy和Tb來提升,基于重稀土資源合理利用和降低磁體成本等多方面因素考慮,晶界擴(kuò)散工藝在近兩年已被應(yīng)用于燒結(jié)釹鐵硼電機(jī)磁體的生產(chǎn)。
常規(guī)的燒結(jié)釹鐵硼電機(jī)磁體主要以瓦形或相近形狀為主,但事實(shí)上,整體多極磁環(huán)的綜合性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)多片磁瓦拼接方案。