稀土永磁最大的應(yīng)用領(lǐng)域就是永磁電機(jī),電機(jī)俗稱馬達(dá),廣義上的電機(jī)包含了將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電動(dòng)機(jī),和將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電機(jī),不管是電動(dòng)機(jī)還是發(fā)電機(jī),都是利用電磁感應(yīng)定律或電磁力定律作為基礎(chǔ)原理的電氣設(shè)備。氣隙磁場(chǎng)是電機(jī)工作原理的前提,氣隙磁場(chǎng)通過(guò)電勵(lì)磁產(chǎn)生的稱為感應(yīng)電機(jī),通過(guò)永磁體產(chǎn)生的稱為永磁電機(jī)。
永磁電機(jī)中氣隙磁場(chǎng)是通過(guò)永磁體產(chǎn)生的,不需要額外施加電能,也不需要額外增加繞組,所以永磁電機(jī)相比感應(yīng)電機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是高效節(jié)能、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,所以永磁電機(jī)的應(yīng)用,尤其是在各類小微電機(jī)中,應(yīng)用非常廣泛。
下圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的永磁直流電動(dòng)機(jī)的工作原理模型,兩片永磁體在中心的線圈處產(chǎn)生磁場(chǎng),線圈通以電流,受到磁場(chǎng)的作用會(huì)產(chǎn)生電磁力(左手定則),進(jìn)而旋轉(zhuǎn),電機(jī)中旋轉(zhuǎn)的部件叫轉(zhuǎn)子,不動(dòng)的部位叫定子,很明顯下圖的永磁體屬于定子,線圈屬于轉(zhuǎn)子。
對(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī),當(dāng)永磁體是定子時(shí),形狀多以外弧表貼式的瓦形磁體貼于機(jī)殼,當(dāng)永磁體是轉(zhuǎn)子是,形狀多以內(nèi)弧表貼式的瓦形磁體貼于轉(zhuǎn)子鐵芯,或以方片形嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯,如下圖。
對(duì)于直線電機(jī),永磁體主要以方形和平行四邊形為主,圓筒形的直線電機(jī)也會(huì)用到軸向充磁的圓環(huán)磁鋼。
永磁電機(jī)磁鋼有如下特點(diǎn):
1、形狀不會(huì)太復(fù)雜(除了一些微電機(jī),如VCM電機(jī)),多以矩形、瓦形、扇形、面包形居多,尤其在電機(jī)設(shè)計(jì)降本的大前提下,很多會(huì)采用嵌入式的方形磁鋼;
2、充磁比較簡(jiǎn)單,基本上是單極充磁,裝配后形成多極磁路。如果做整環(huán),如粘接釹鐵硼磁環(huán)或熱壓磁環(huán),一般多采用多極輻射充磁;
3、技術(shù)要求核心主要在于高溫穩(wěn)定性、磁通一致性和適配性,表貼式轉(zhuǎn)子磁鋼會(huì)要求親膠性好,直線電機(jī)磁鋼對(duì)鹽霧要求會(huì)相對(duì)嚴(yán)格一些,風(fēng)力發(fā)電磁鋼對(duì)鹽霧要求會(huì)更嚴(yán)格,驅(qū)動(dòng)電機(jī)磁鋼會(huì)要求高溫穩(wěn)定性非常好;
4、磁能積高中低檔都有應(yīng)用,但矯頑力多數(shù)是中高檔水平,目前電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)磁鋼牌號(hào)多以高磁能積、高矯頑力為主,如45UH、48UH、50UH、42EH、45EH等,成熟的擴(kuò)散工藝必不可少;
5、分段式的粘接磁鋼在高溫電機(jī)領(lǐng)域已得到較廣泛的應(yīng)用,目的是提高磁鋼的分段絕緣度,來(lái)降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)磁鋼的渦流損耗,也有的磁鋼會(huì)在表面增加環(huán)氧涂層以增加其絕緣性。
電機(jī)磁鋼的關(guān)鍵檢測(cè)項(xiàng)目:
1、高溫穩(wěn)定性。有的客戶會(huì)要求測(cè)開(kāi)路磁衰,有的客戶會(huì)要求測(cè)半開(kāi)路磁衰,電機(jī)運(yùn)行時(shí)磁鋼除了要承受高溫還要承受交變的反向磁場(chǎng),所以成品磁衰、基材高溫退磁曲線是必須要測(cè)試和監(jiān)控的;
2、磁通一致性。磁鋼作為電機(jī)轉(zhuǎn)子或定子的磁場(chǎng)來(lái)源,如果存在一致性差異,會(huì)造成電機(jī)振動(dòng)、功率降低進(jìn)而影響整體電機(jī)的功能,所以電機(jī)磁鋼一般都會(huì)對(duì)磁通一致性有要求,有的要求5%以內(nèi),有的要求3%甚至2%以內(nèi),對(duì)于影響磁通一致性的因素都要考慮進(jìn)去,如剩磁的一致性、公差的一致性、和倒角鍍層的一致性等。
3、適配性。表貼式的磁鋼多以瓦形為主,對(duì)于夾角、弧度常規(guī)的二次元測(cè)試方式誤差較大或難以測(cè)試,這時(shí)需要考慮到其適配性,有的緊密排布的磁鋼需要控制累加的縫隙,有的燕尾槽表貼的磁鋼需要考慮裝配的松緊度,最好能按照用戶的裝配方式自制仿形治具,來(lái)檢驗(yàn)磁鋼的適配性。
采購(gòu)人員需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn):
1、稀土行情。磁鋼作為電機(jī)中的單項(xiàng)成本占比最大的部分,一直都是電機(jī)成本壓縮的主要來(lái)源,而因?yàn)楸旧黼姍C(jī)磁鋼形狀較簡(jiǎn)單,占比最大的就是材料成本,采購(gòu)人員需要隨時(shí)關(guān)注稀土金屬的市場(chǎng)行情,以便了解電機(jī)磁鋼的價(jià)格走勢(shì);
2、性能指標(biāo)。磁鋼的形狀較簡(jiǎn)單,材料成本的占比很大,所以性能指標(biāo)的高低會(huì)直接影響磁鋼中的重稀土用量,從而直接影響磁鋼的成本;
3、數(shù)量。電機(jī)磁鋼大都比較大,長(zhǎng)度小則10mm,大則100多mm,一塊毛坯的出片數(shù)不會(huì)很多,所以當(dāng)需求數(shù)量不多時(shí),就會(huì)面臨使用庫(kù)存毛坯浪費(fèi)較大,定模具生產(chǎn)又要分?jǐn)偰>哔M(fèi)的問(wèn)題,造成成本較高。
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