多极磁体及其充磁
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磁学解释(名词)关于钕铁硼永磁体常用的衡量指标有以下四种:剩磁(Br)单位为特斯拉(T)和高斯(Gs) 1T=10000Gs剩磁将一个磁体在外磁场的作用下充磁到技术饱和后撤消外磁场,此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁。
它表示磁体所能提供的最大的磁通值。
从退磁曲线上可见,它对应于气隙为零时的情况,故在实际磁路中没有多少实际的用处。
钕铁硼的剩磁一般是11500高斯以上。
磁感矫顽力(Hcb)单位是奥斯特(Oe)或安/米(A/m) 1A/m=79.6Oe磁体在反向充磁时,使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力(Hcb)。
但此时磁体的磁化强度并不为零,只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。
(对外磁感应强度表现为零)此时若撤消外磁场,磁体仍具有一定的磁性能。
钕铁硼的矫顽力一般是10000Oe以上。
内禀矫顽力(Hcj)单位为奥斯特(Oe)或安/米(A/m)使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度,我们称之为内禀矫顽力。
内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量,是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。
在磁体使用中,磁体矫顽力越高,温度稳定性越好。
磁能积((BH)max ) 单位为兆高·奥(MGOe)或焦/米3(J/m3)退磁曲线上任何一点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积,而B×H的最大值称之为最大磁能积,为退磁曲线上的D点。
磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一。
在磁体使用时对应于一定能量的磁体,要求磁体的体积尽可能小。
各向同性磁体:任何方向磁性能都相同的磁体。
各向同性磁体可以任意方向多极充磁。
粘结钕铁硼是各向同性磁体。
各向异性磁体:不同方向上磁性能会有不同;且存在一个方向,在该方向取向时所得磁性能最高的磁体。
烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。
烧结钕铁硼只能平面轴向多极充磁,粘结钕铁硼可以任意方向多极充磁。
在回转体物体中存在两种方向;轴向和径向。
轴向移动就是沿着回转体长度方向的运动(轴向位移、轴向串动)。
永磁体充磁方式的合理选择--案例验证原创作者:蜗牛漫步2019/12/13一、对于外转子无刷电机而言:1. 对气隙磁密幅值(合成或者径向):平行充磁低于径向充磁2. 对齿槽转矩:平行充磁低于径向充磁3. 对负载转矩和转矩纹波:平行充磁均低于径向充磁4. 空载铁耗(定子铁芯+转子磁轭):平行充磁低于径向充磁(由于径向充磁含有大量的谐波分量,使得每极磁通量和定子铁芯磁密均大于平行充磁,因此空载铁耗高)因此,对于文章《表贴式永磁电机的两种充磁方式》的总结言论是正确的:1. 充磁方式对电机的气隙磁密波形和气隙磁通大小有影响(平行--正弦波,径向--梯形或矩形波)2. 径向充磁方式气隙磁密为矩形波,适合外转子表贴式永磁电机,这样它会有更大的气隙磁通。
(**考虑:FOC驱动方式的话,是否平行充磁更匹配?)3. 平行充磁方式气隙磁密接近正弦波,适合内转子表贴式永磁电机。
因为平行充磁具有提供更大气隙磁通的可能:a. 平行充磁方式磁钢内部磁密均匀,使得磁钢附近区域的磁路不易发生局部饱和;径向充磁方式磁密沿半径由外向内逐步增加到一定值后,在该区域磁路易发生局部饱和,限制了气隙磁通的增加,降低了磁钢利用率b. 径向充磁方式电机的极间漏磁明显大于平行充磁。
4. 对内转子表贴:①平行充磁:气隙磁通随极对数p的增加而减小;随磁钢厚度增加先增后趋于不变;随气隙长度增加而减小;②径向充磁:气隙磁通随极对数p的增加而减小;随磁钢厚度增加先增后减小;随气隙长度增加而减小;因此,不管极对数p和气隙长度,磁钢厚度存在最优值,过多增加磁钢厚度无助于气隙磁通的增加。
③相同气隙时,两者充磁方式对比:p≥2时,平行充磁气隙磁通>径向充磁气隙磁通;随着p增加,平行充磁总磁通逐渐下降,而径向充磁气隙磁通降幅较小,最后趋于一致。
另,随磁钢厚度的增加,气隙磁通相差越大。
5. 对外转子表贴:①对两种充磁方式:气隙磁通随极对数p的增加而减小;随磁钢厚度增加先增后趋于不变;随气隙长度增加而减小;因此,不管极对数p和气隙长度,磁钢厚度存在最优值,过多增加磁钢厚度无助于气隙磁通的增加。
永磁直流电动机的充磁技术设计探讨摘要:概括叙述了永磁直流电动机充磁的重要性、基本要求和充磁能量的产生;着重从充磁能量的确立、充磁设备的选择、充磁夹具的设计和充磁参数的匹配等四个方面探讨了永磁直流电动机的充磁技术设计。
一.永磁直流电动机的充磁技术设计概述永磁直流电动机是依靠转子磁体充磁后的剩磁特性而产生气隙磁场来工作的。
为了获得所需性能的永磁直流电动机产品,除了合理的电磁设计外,其充磁质量即磁化极区的宽度、磁化极区的磁密分布、磁化方向及磁化强度等,对电机性能有极大影响。
换言之,即使采用磁能积较高的磁体,若充磁不当其电机性能也不一定好;反之,若采用磁能积稍差的磁体,而充磁得当也可弥补磁体本身的不足,使电机达到较好的性能指标。
因此,永磁直流电动机合理的充磁技术设计是提高与改善其性能的重要设计方法之一。
1.永磁直流电动机充磁的基本要求永磁直流电动机的不同用途要求有不同的性能,不同的性能取决于电机内部的电磁结构参数,在磁参数方面即要求有不同的气隙磁场分布形状,如对纯出力驱动用的永磁直流电动机,则其性能要求有较高的输出功率与效率,故此类电机内部气隙磁场分布应采用等于或稍大于2/3极距的平顶波,从而提供尽量大的磁通,使电机有较大的电磁力矩。
又如对用于振动小、噪声低、火花小,而在输出功率与效率要求不高的永磁直流电动机,其内部气隙磁场分布应采用小于1/3极距的平顶波或正弦波,以保证此类电机的适用性。
欲获得不同分布形状的气隙磁场波形,不仅与合理设计磁体结构形状和选取磁体的磁性取向有关,而且还与磁体的磁化方式即充磁技术设计有关。
故永磁直流电动机对其充磁有以下基本要求:①具有足够的磁化区域强度;②具有合理的极区磁密分布波形;③具有达到预定的极区分度精度;④具有适应所需批量的生产效率;⑤具有一定的使用寿命;⑥具有操作安全可靠。
2.永磁直流电动机充磁能量的产生永磁直流电动机磁体充磁是通过外加磁场的磁化作用而实现的。
外加磁场是由充磁电源与充磁夹具来产生的,通常充磁电源有直流式与电容放电脉冲式两种。
磁学名词解释及各种磁性材料讲结关于钕铁硼永磁体常用的衡量指标有以下四种:剩磁(Br)单位为特斯拉(T)和高斯(Gs)1T=100Gs剩磁将一个磁体在外磁场的作用下充磁到技术饱和后撤消外磁场,此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁。
它表示磁体所能提供的最大的磁通值。
从退磁曲线上可见,它对应于气隙为零时的情况,故在实际磁路中没有多少实际的用处。
钕铁硼的剩磁一般是11500高斯以上。
磁感矫顽力(Hcb)单位是奥斯特(Oe)或安/米(A/m)1A/m=79.6Oe磁体在反向充磁时,使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力(Hcb)。
但此时磁体的磁化强度并不为零,只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。
(对外磁感应强度表现为零)此时若撤消外磁场,磁体仍具有一定的磁性能。
钕铁硼的矫顽力一般是100Oe以上。
内禀矫顽力(Hcj)单位为奥斯特(Oe)或安/米(A/m)使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度,我们称之为内禀矫顽力。
内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量,是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。
在磁体使用中,磁体矫顽力越高,温度稳定性越好。
磁能积((BH)max )单位为兆高·奥(MGOe)或焦/米3(J/m3)退磁曲线上任何一点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积,而B×H的最大值称之为最大磁能积,为退磁曲线上的D点。
磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一。
在磁体使用时对应于一定能量的磁体,要求磁体的体积尽可能小。
各向同性磁体:任何方向磁性能都相同的磁体。
各向同性磁体可以任意方向多极充磁。
粘结钕铁硼是各向同性磁体。
各向异性磁体:不同方向上磁性能会有不同;且存在一个方向,在该方向取向时所得磁性能最高的磁体。
烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。
烧结钕铁硼只能平面轴向多极充磁,粘结钕铁硼可以任意方向多极充磁。
在回转体物体中存在两种方向;轴向和径向。
轴向移动就是沿着回转体长度方向的运动(轴向位移、轴向串动)。
磁铁性能和参数介绍展开全文(一)磁铁性能简介强磁指的是强力磁铁,专业名称:稀土强磁,钕铁硼,这种磁铁一般性能比较高,普遍用在玩具、包装盒、灯具、工艺品、喇叭、医疗机械、保健产品、电子产品、五金工具等产品上,一般N33、N35、N38为宜,这三种是钕铁硼强磁最普通性能,一通常的情况下,如果要求不是很高的话,这三种性能磁铁都就差不多了。
N40以上高性能:这一性能一般用在手机、精密仪器、航天般空、前沿的科学研究,可分为:N40、N42、N45、N48、N50、N52九种。
以上九种性能耐温都在≤80℃,一旦超过这个温度就会退磁。
(二)磁铁材料牌号1.磁铁材料牌号为了便于区别不同材料的永磁体且便于人们认知,大部分的工厂采用固定的字母来表示不同的磁铁,比如最常见的是N35的磁铁,N 代表该种磁铁是钕铁硼,Y代表的是永磁铁氧体,如果是PCx的话,比如PC40,那就是高磁导率的软磁铁氧体。
2.烧结钕铁硼牌号烧结钕铁硼永磁材料的牌号由主称和两种磁特性三部分组成,第一部分为主称,由钕元素的化学符号ND简化为N,第二部分的数字是材料最大磁能积(BH)max的标称值(单位为KA/m3),第三部分的字母表示磁铁的最高工作温度。
牌号示例:N35H表示(BH)max为35MGOe左右(280 KA/m3),最高工作温度为120℃的烧结钕铁硼永磁材料。
钕铁硼磁性材料牌号有:N30~N52;30H~50H;30SH~50SH;28UH~40UH;30EH~35EH等。
3.不同牌号对应的工作温度不同牌号所对应的最大工作温度,各厂家基本一致:1)数据后面没有字母,例如:N35耐温一般在≤80℃2)数据后面以M结尾,例如:N50M 耐温一般在≤100℃3)数据后面以H结尾,例如:N48M 耐温一般在≤120℃4)数据后面以SH结尾,例如:N45SH 耐温一般在≤150℃5)数据后面以UH结尾,例如:N35UH 耐温一般在≤180℃6)数据后面以EH结尾,例如:N50M 耐温一般在≤200℃7)数据后面以EH结尾,例如:N50M 耐温一般在≤220℃后面五种性能都属耐高温型,如果一旦超后面既定的温度,磁铁就会退磁。
充磁机充磁机的工作原理是:先将电容器充以直流高压电压,然后通过一个电阻极小的线圈放电。
放电脉冲电流的峰值可达数万安培。
此电流脉冲在线圈内产生一个强大的磁场,该磁场使置于线圈中的硬磁材料永久磁化。
充磁机电容器工作时脉冲电流峰值极高,对电容器耐受冲击电流的性能要求很高。
充磁机结构较简单,实际上就是一个磁力极强的电磁铁,配备多种形状的铁块,作为附加磁极,以便与被充磁体形成闭合磁路,充磁时,摆设好附加磁极,和被充磁体,只要加上激磁电流,刷瞬间即可完成。
充磁机PLC在充磁机控制系统的设计发表时间:2009-5-23 童志宝来源:《PLC&FA》网络版关键字:PLC 充磁机控制系统信息化应用调查我要找茬在线投稿加入收藏发表评论好文推荐打印文本本文介绍了的充磁和测量为一体高效自动充磁机的控制系统,其中使用plc实现系统控制,触摸屏作为参数调整、工作显示。
1 引言随着电机、家用电子、计算机、通信等技术日新月异的更新和发展,永磁材料需要量越来越大性能越来越高。
目前,永磁材料大多采用钕铁硼、铁氧体、铝镍钴、钐钴等,并具有矫顽力大、性能稳定等特点,这些材料经充磁电源的高压大电流向螺线管瞬间脉冲放电,使其磁化。
生产中要求充磁电源高效、稳定、精度高,同时,在机测试充磁后永磁材料的磁通量。
文中介绍了的充磁和测量为一体高效自动充磁机,使用plc实现系统控制,触摸屏作为参数调整、工作显示等。
2 电磁交换充磁机根据电容储能脉冲放电产生强大磁场,对铁磁性物质进行磁化。
在电磁交换前,电容储存的能量(1)式中uc为储存电容的端电压,c为储存电容的容量。
改变电容的电压或容量,可调节电容存储电场能量大小。
目前,电容在2kv~3.5kvdc,存储能量可达100kj以上。
电容c被充电至设定电压u0时断开充电电源,随即接通lr串联电路,则电容c所储电荷通过lr迅速地以脉冲形式放电,得到极大的脉冲电流峰值。
电容放电的端电压uc满足(2)其放电电流(3)式中l为充磁头中螺线管的电感量,r为螺线管、放电回路连接导线电阻、接触电阻与放电器件内阻的总和(忽略线路分布电容与分布电感)。
充磁机由高压油浸电容器、SCR(可控硅)及控制电路组成。
将电源电压升高,通过整流器变为直流给电容器充电。
电容器内储存高压直流电能量,经过SCR控制,高压电能量通过对充磁线圈放电, 产生强力磁场, 使磁体饱和。
根据充磁线圈不同,充电电压可在额定范围内任意调整。
电容脉冲式充磁机的工作原理:先将电容器充以直流高压电压,然后通过一个电阻极小的线圈放电。
放电脉冲电流的峰值可达数万安培。
此电流脉冲在线圈内产生一个强大的磁场,该磁场使置于线圈中的硬磁材料永久磁化。
充磁机电容器工作时脉冲电流峰值极高,对电容器耐受冲击电流的性能要求很高。
磁性材料的三要素一般磁性材料的性能可以通过其四个参数来加以表述,即剩余磁感应强度(简称剩磁)Br(单位高斯Gs或毫特mT,1mT=10Gs),矫顽力Hcb(单位奥斯特Oe),内禀矫顽力Hcj(单位奥斯特Oe),最大磁能积(BH)max(单位兆高奥MGOe),其中Br, Hcj, (BH)max 三参数又是最直接的表示。
Br, Hcj, (BH)max三者的相互关系Br的大小一般可认为能表明磁件充磁后的表面磁场的高低;Hcj的大小可说明磁件充磁后抗退磁及耐温高低的能力;(BH)max是Br 与Hcj乘积的最大值,它的大小直接表明了磁体的性能高低。
目前我们还没检测到粘结NdFeB(BH)max能大于11.5的磁体。
一般来说,(BH)max 相近的磁体中,Br高,Hcj就偏低;Hcj高,Br就偏低。
我们不能仅仅以(BH)max的高低来确定产品的好坏,还要看Br和Hcj的高低是否适合我们所需的产品. 三者大小是否说明材料的好坏我们不能以Br, Hcj, (BH)max的高低来决定其好坏,要以产品的用途、所需的特性来确定三者的高低;即使在同等(BH)max值的条件下,也要看产品的用途、充磁的要求来决定采用高Br值、低Hcj,还是反之。
三者大小对充磁的影响众所周知,在同等的条件下,即相同尺寸、相同极数和相同的充磁电压,磁能积高的磁件所获得的表磁也高,但在相同的(BH)max值时,Br和Hcj的高低对充磁有以下影响: Br高,Hcj低:在同等充磁电压下,能得到较高的表磁; Br低,Hcj高:要得到相同表磁,需用较高充磁电压;对于多极充磁,要采用Br高Hcj低的磁粉,而对于磁瓦,一般采用Hcj高Br低的磁粉,这是由于磁瓦用于的电机在使用中要承受较大的去磁电流和过载。