稀土永磁最大的應(yīng)用領(lǐng)域就是永磁電機,電機俗稱馬達,廣義上的電機包含了將電能轉(zhuǎn)換成機械能的電動機,和將機械能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電機,不管是電動機還是發(fā)電機,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。氣隙磁場是電機工作原理的前提,氣隙磁場通過電勵磁產(chǎn)生的稱為感應(yīng)電機,通過永磁體產(chǎn)生的稱為永磁電機。
永磁電機中氣隙磁場是通過永磁體產(chǎn)生的,不需要額外施加電能,也不需要額外增加繞組,所以永磁電機相比感應(yīng)電機最大的優(yōu)點是高效節(jié)能、體積小、結(jié)構(gòu)簡單,所以永磁電機的應(yīng)用,尤其是在各類小微電機中,應(yīng)用非常廣泛。
下圖是一個簡單的永磁直流電動機的工作原理模型,兩片永磁體在中心的線圈處產(chǎn)生磁場,線圈通以電流,受到磁場的作用會產(chǎn)生電磁力(左手定則),進而旋轉(zhuǎn),電機中旋轉(zhuǎn)的部件叫轉(zhuǎn)子,不動的部位叫定子,很明顯下圖的永磁體屬于定子,線圈屬于轉(zhuǎn)子。
對于旋轉(zhuǎn)電機,當永磁體是定子時,形狀多以外弧表貼式的瓦形磁體貼于機殼,當永磁體是轉(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。
對于直線電機,永磁體主要以方形和平行四邊形為主,圓筒形的直線電機也會用到軸向充磁的圓環(huán)磁鋼。
永磁電機磁鋼有如下特點:
1、形狀不會太復(fù)雜(除了一些微電機,如VCM電機),多以矩形、瓦形、扇形、面包形居多,尤其在電機設(shè)計降本的大前提下,很多會采用嵌入式的方形磁鋼;
2、充磁比較簡單,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)子磁鋼會要求親膠性好,直線電機磁鋼對鹽霧要求會相對嚴格一些,風力發(fā)電磁鋼對鹽霧要求會更嚴格,驅(qū)動電機磁鋼會要求高溫穩(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,目前電動汽車的驅(qū)動電機磁鋼牌號多以高磁能積、高矯頑力為主,如45UH、48UH、50UH、42EH、45EH等,成熟的擴散工藝必不可少;
5、分段式的粘接磁鋼在高溫電機領(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,來降低電機運行時磁鋼的渦流損耗,也有的磁鋼會在表面增加環(huán)氧涂層以增加其絕緣性。
電機磁鋼的關(guān)鍵檢測項目:
1、高溫穩(wěn)定性。有的客戶會要求測開路磁衰,有的客戶會要求測半開路磁衰,電機運行時磁鋼除了要承受高溫還要承受交變的反向磁場,所以成品磁衰、基材高溫退磁曲線是必須要測試和監(jiān)控的;
2、磁通一致性。磁鋼作為電機轉(zhuǎn)子或定子的磁場來源,如果存在一致性差異,會造成電機振動、功率降低進而影響整體電機的功能,所以電機磁鋼一般都會對磁通一致性有要求,有的要求5%以內(nèi),有的要求3%甚至2%以內(nèi),對于影響磁通一致性的因素都要考慮進去,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,對于夾角、弧度常規(guī)的二次元測試方式誤差較大或難以測試,這時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,來檢驗磁鋼的適配性。
采購人員需要重點關(guān)注以下幾點:
1、稀土行情。磁鋼作為電機中的單項成本占比最大的部分,一直都是電機成本壓縮的主要來源,而因為本身電機磁鋼形狀較簡單,占比最大的就是材料成本,采購人員需要隨時關(guān)注稀土金屬的市場行情,以便了解電機磁鋼的價格走勢;
2、性能指標。磁鋼的形狀較簡單,材料成本的占比很大,所以性能指標的高低會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。電機磁鋼大都比較大,長度小則10mm,大則100多mm,一塊毛坯的出片數(shù)不會很多,所以當需求數(shù)量不多時,就會面臨使用庫存毛坯浪費較大,定模具生產(chǎn)又要分攤模具費的問題,造成成本較高。
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