永磁電機(jī)采用永磁體生成電機(jī)的磁場，無需勵磁線圈也無需勵磁電流，與傳統(tǒng)的電勵磁電機(jī)相比具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單等顯著優(yōu)點。永磁電機(jī)應(yīng)用范圍極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域，隨著高性能永磁材料的發(fā)展和控制技術(shù)的迅速發(fā)展，永磁電機(jī)的應(yīng)用將會變得更為廣泛。今天懂磁帝就帶大家了解一下永磁電機(jī)和永磁材料性能對電機(jī)的影響。大家都知道電機(jī)的種類繁多，但基本原理都是應(yīng)用電生磁及電磁感應(yīng)現(xiàn)象實現(xiàn)電能和動能的相互轉(zhuǎn)換，想了解更多關(guān)于電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)，可點擊查看電機(jī)的基本原理與基本結(jié)構(gòu)。我們今天以永磁直流電機(jī)和永磁同步電機(jī)為例，為大家簡要介紹永磁電機(jī)。永磁直流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)與普通直流電機(jī)相似，只是用永磁體磁極代替用電流勵磁的磁極，以換向方式的不同可分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)，前者機(jī)械換向，后者電子換向。
以直流有刷電機(jī)為例，永磁體磁極排列在同一圓周上，藍(lán)色的磁力線表示電機(jī)的磁路。
永磁有刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，與普通直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子一樣。把轉(zhuǎn)子與電刷組件插入定子就組成了一臺永磁直流電機(jī)。
中小功率的永磁直流電機(jī)大量地使用于電動自行車，電動摩托車、滑板車中。近些年永磁同步電動機(jī)得到較快發(fā)展，其特點是功率因數(shù)高、效率高，在許多場合開始逐步取代常用的交流異步電機(jī)，其中異步起動永磁同步電動機(jī)的性能*，是一種很有前途的節(jié)能電機(jī)。永磁同步電動機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與工作原理和交流異步電動機(jī)一樣，與普通異步電動機(jī)的不同在于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上安裝有永磁體磁極，永磁體在轉(zhuǎn)子中的布置位置有多種。
永磁電機(jī)的發(fā)展同永磁材料的發(fā)展密切相關(guān)
19世紀(jì)20年代出現(xiàn)的一臺電機(jī)就是由永磁體產(chǎn)生勵磁磁場的永磁電機(jī)。但當(dāng)時所用的永磁材料是天然磁鐵礦石（Fe3O4），磁能密度很低，用它制成的電機(jī)體積龐大，不久被電勵磁電機(jī)所取代。隨著各種電機(jī)迅速發(fā)展的需要和電流充磁器的發(fā)明，人們對永磁材料的機(jī)理、構(gòu)成和制造技術(shù)進(jìn)行了深入研究，相繼發(fā)現(xiàn)了碳鋼、鎢鋼、鈷鋼等多種永磁材料。特別是20世紀(jì)30年代出現(xiàn)的鋁鎳鈷永磁和50年代出現(xiàn)的鐵氧體永磁，磁性能有了很大提高，各種微型和小型電機(jī)又紛紛使用永磁體勵磁。但是，鋁鎳鈷永磁的矯頑力偏低，鐵氧體永磁的剩磁密度不高，限制了它們在電機(jī)中的應(yīng)用范圍。一直到20世紀(jì)60年代和80年代，釤鈷永磁和釹鐵硼永磁材料相繼問世，它們的高剩磁密度、高矯頑力、高磁能積和線性退磁曲線的優(yōu)異磁性能特別適合于制造電機(jī)，從而使永磁電機(jī)的發(fā)展進(jìn)入一個新的歷史時期。1、剩磁的影響
對于直流電機(jī)，在同樣的繞組參數(shù)和測試條件下，剩磁越高，空載轉(zhuǎn)速越低、空載電流也越??；扭矩越大，率點的效率越高。在實際的測試中，一般都是用空載轉(zhuǎn)速的高低和扭矩的大小判斷磁鋼的剩磁標(biāo)準(zhǔn)。 對于同一繞組參數(shù)和電參數(shù)而言，之所以剩磁越高，空載轉(zhuǎn)速越低、空載電流越小，是因為運行中的電機(jī)，以比較低的轉(zhuǎn)速，就產(chǎn)生了足夠的反向感生電壓，使得施加在繞組上的電動勢的代數(shù)和減小。在電機(jī)運行的過程中，始終存在著溫度和反向退磁場的影響。從電機(jī)設(shè)計的角度上講，矯頑力越高，磁鋼的厚度方向可以越小，矯頑力越小，磁鋼的厚度方向越大。但是磁鋼的超過一定的矯頑力之后，是沒有用處的，因為電機(jī)的其他元件也不可能穩(wěn)定地在那個溫度下的工作。矯頑力滿足需求即可，以在推薦的實驗條件下滿足需要為標(biāo)準(zhǔn)，沒有必要浪費資源。方形度僅僅影響電機(jī)性能測試效率曲線的平直性，盡管目前還沒有把電機(jī)效率曲線的平直性列為重要的指標(biāo)性標(biāo)準(zhǔn)，但是，這對于輪轂電機(jī)在自然路況條件下的續(xù)行距離非常重要。因為路況條件不同，電機(jī)不可能始終工作在效率點上，這就是為什么有的電機(jī)的效率并不高而續(xù)行距離反而遠(yuǎn)的原因之一。 一個好的輪轂電機(jī)，不僅效率應(yīng)當(dāng)高，而且效率曲線應(yīng)當(dāng)盡可能的水平，效率降低的斜率越小越好。隨著輪轂電機(jī)的市場、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的成熟，這將逐漸成為一個重要的標(biāo)準(zhǔn)。
剩磁不一致：即便是有個別性能特別高的也不好，由于各單向磁場區(qū)段的磁通的不一致，導(dǎo)致扭矩的不對稱而發(fā)生震動。矯頑力不一致：尤其是個別產(chǎn)品的矯頑力過低，容易產(chǎn)生反向退磁，導(dǎo)致各磁鋼的磁通不一致使電機(jī)震動。這種影響對于無刷電機(jī)更顯著。在內(nèi)或外磁路圈固定的情況下，厚度增加時，氣隙減小，有效磁通增加，明顯的表現(xiàn)是同樣的剩磁下空載轉(zhuǎn)速降低，空載電流減小，電機(jī)的效率提高。但是，也有不利的方面，如電機(jī)的換向震動增加，電機(jī)的效率曲線相對變陡。因此，電機(jī)磁鋼的厚度應(yīng)當(dāng)盡可能的一致，減小震動。對于密排分布的無刷電機(jī)磁鋼，總的累計間隙不能超過0.5毫米，過小會無法安裝，過大會導(dǎo)致電機(jī)震動和效率降低，這是因為測量磁鋼位置的霍爾元件的位置和磁鋼的實際位置不對應(yīng)，而且必須保證寬度的一致性，否則電機(jī)的效率低、震動大。 對于有刷電機(jī)，磁鋼之間都有一定的間隙，是留給機(jī)械換向過渡區(qū)的。雖然留有間隙，但大多廠家為了保證電機(jī)磁鋼的安裝位置準(zhǔn)確，都有嚴(yán)格的磁鋼安裝工序來保證安裝精度。如果磁鋼的寬度超出，會無法安裝；如果磁鋼寬度過小，會導(dǎo)致磁鋼定位失準(zhǔn)，電機(jī)的震動增加、效率降低。 如果不倒角，則電機(jī)的磁場邊沿的磁場變化率大，造成電機(jī)的脈震，倒角越大，震動越小。但是倒角一般對磁通有一定的損失，對于有些規(guī)格倒角到0.8時磁通損失0.5~1.5%。對于有刷電機(jī)剩磁偏低時，適當(dāng)減小倒角大小，有利于補(bǔ)償剩磁，但是電機(jī)的脈震增加。 一般而言，剩磁偏低的時候，可以適當(dāng)放大長度方向的公差，這樣可以在一定程度上提高有效磁通，使電機(jī)的性能基本不變化。
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