你需要知道什么磁铁指定正确的电机

仅仅转动马达是不够的。它必须提供足够的扭矩，寿命和可靠性，以服务于应用程序。你是怎么做到的?首先，选择合适的磁铁。诸如成分、制造方法、包装等因素会直接影响你为机器设计的电机是否具有预期的性能。首先要做出明智的选择，这又回到了对细节的关注上。“有了磁铁，你很容易学会第一点，”自发的材料(科罗拉多州丹佛市)。“问题是，所有这些小事情可能会反过来咬你。”想知道这些问题是什么，以及如何保持不被咬伤，请继续往下读。

磁铁101.
首先，让我们回顾一下基础知识。从工业电机的角度来看，磁体最重要的材料特性是剩磁、矫顽力、能量产品和居里温度。为了使材料磁化，我们施加一个强大的外部磁场。磁化强度随外加磁场的变化而增加，直到达到饱和磁化强度(Ms)。

• 剩磁(B_R.在kg中，在除去外部场后，剩余的残余磁性量。它基本上是材料磁强度的衡量标准。剩磁随温度的函数而变化，表格为α，可逆温度系数B_R.。
• 内在矫顽力（h_CI.，在kOe)是需要应用的反向磁场的量，以消除任何剩余的磁化。这基本上是衡量一种材料抗退磁的有效性。本征矫顽力是温度的函数，表中为β，可逆温度系数H_CI.。
• 最大能量产品（（BH）_最大限度在MGOE中，在MGOE中是磁体可以输送到磁路的最大能量量的量度。（BH）_最大限度在数学上等于在正常退磁曲线下可内接的最大矩形的面积。
• 居里温度（t_C在°C）中，铁磁材料的温度是高于其铁磁性的温度并变成顺磁性。永磁体的磁性在远低于居里温度的温度下可以显着降低。

工业磁性材料的四个关键家庭是铁氧体或陶瓷，铝镍钴（Alnico），钐钴（SMCO）和钕铁硼（镍氢铌）。它们的特点包括成本，在材料之间广泛变化（见表1）。与工程中的大多数事情一样，它归结为权衡。考虑的关键因素包括性能，尺寸和重量，以及温度和湿度等环境因素，所有人都均衡。各种材料选项给OEM提供了广泛的选择，从中选择，但成功取决于确保所选择的选择。

挑选性能
性能是列表中的第一个项目，但几乎不可能从大小和体重的考虑中解耦。轴必须开发足够的扭矩以在所需时间移动到指定位置。这是由磁体材料强度和存在的材料体积的组合驱动。

例如，铁素体是便宜且稳定的，但其低能量产品意味着开发高电动机扭矩需要大，重质磁铁。尺寸凸点不会与磁铁停止。一切都必须更大 - 转子，定子，铜绕组，外壳。电动机整体变得更大，并且比仅仅可以单独磁铁的预期更昂贵。这可能仍然是基于地面应用的最佳选择，特别是一个无法证明稀土磁铁价格的应用。在频谱的另一端是电动车辆等应用。在这些情况下，性能和尺寸/重量胜过特朗普成本。它们需要具有非常高的能量产品的磁体，以便能够从最小的最轻，最轻的电机产生最大的扭矩。

温度
在表格上一目了然显示，除了高能量产品和剩磁之外，NIB的内在矫顽力水平仅为钐钴的肌肉。高固有矫顽力是重要的，因为它描述了磁体仍然磁化的有效性。然而，关键是磁铁对感兴趣的温度范围保持性能。“看看你真正需要的东西，在电机的工作环境中，”首席运营官金佛刘说电子能源公司。（宾夕法尼亚州Landisville）。“不要在室温下看一下可测量性质的电子表格。那没有给你完整的图片。“NIB磁体表现出较大的负可逆温度系数磁通密度 - 该系数描述了磁通量密度随着温度的增加而降低，其磁通密度随着温度升起而比任何一个更大程度竞争材料。

事实上，NIB本身无法在80°C以上有效运行。添加镝增加了有效的操作范围，但代价是更高的成本。即使使用镝，NIB磁铁也只能在180°c左右有效。钐钴提供了另一种选择。

一提到稀土，大多数人想到的是NIB磁铁，但钐也是一种稀土元素。在工业磁性材料中，钐钴具有最高的室温矫顽力。它也比NIB更热稳定，因为它的可逆温度系数显示。两种材料的性能在150°C左右达到交叉点。除此之外，钐钴是一个更好的选择，在小包装中需要高能量产品，高达300°C左右。

对于超高温应用，AlNiCo磁铁提供最佳的热稳定性。这样做的代价是降低产品的能量，从而降低产品的尺寸和重量。

值得注意的是，根据原材料的价格，即使在低温应用中，钐钴可能是比钕更好的整体解决方案。特劳特说:“在泡沫时期，我在Molycorp工作时，有人打电话说磁铁贵得离谱，我会问他们用的是什么。“如果他们告诉我烧结钕磁铁，我会问他们是否考虑过用钐钴做一个等效的设计，这样就取决于原材料的价格，这样他们就可以向客户提供两种选择。通常会有很长一段时间的停顿，然后他们会说，‘哦，不。他们从来没有真正考虑过这个问题，因为他们已经踏上了这条道路。是实际需要还是习惯使然?”

在温度范围内造成同样的错误很容易。它真的反映了操作条件还是只是一个任意安全的保证金？“那个选择决定了你所做的很多其他选择，”鳟鱼说。“有时如果你可以改变高数或低数字只是一点点，那么事情就会打开一点。我不认为人们总是把握。“

有关于温度的另一个重要细节。对于不仅仅是环境条件而言，必须如何运行超出规范可能会影响这些价值观至关重要。磁体的关键性能图是退磁曲线，该磁化和磁感应与一系列温度的磁场（见图1）。注意每个曲线上的拐点或“膝盖”。这是磁铁有效地解除磁化的点，并且在较低且较低的磁场强度下发生以增加温度。

如果磁铁过热，使其过度膝盖点，则发生不可逆的损坏。电机设计师知道这一点，通常添加垫子，但如果在工业世界中有一个常数，那么最终用户将在某些时候将其机器驱动到其设计规范之外。必须确保电机和系统整体具有足够的垫子，以避免额外的热量损坏。“如果设计安全裕幅不够，那么操作点将在膝盖点上并损坏磁铁，”刘说。“如果你真的很快就会加热电机，你几乎可以杀了它。如果你只能超过一分钟的安全保证金，即使你立即降低需求，磁铁表现也不会返回。“

制造方法
可以使用两种技术之一形成磁体：粘合或烧结。粘合涉及用聚合物或树脂将精细研磨的材料混合，压缩成形状，然后固化它。粘合磁体通常是各向同性的，这意味着它们可以以各种取向磁化。该物业使其特别适合高位电压电机。存在各向异性键合磁体。它们提供更高的剩磁和能量产品，但更难以制造。结果，他们的申请受到限制。

烧结涉及到在施加的磁场下将研磨的材料压成所需的形状，当它们被压缩时，磁场使颗粒对齐。然后将压实的材料烧结以使其致密。在此制造过程中引入的高度对准创造了具有高最大能量产品的磁铁。烧结NIB磁体的最大能量产品为52 MGOe，而粘结型仅为10 MGOe。烧结磁体的磁取向在压制和烧结过程中是固定的。因此，它们是各向异性的，只能被平行于或反平行于取向方向的磁化。它们不适合高极数电机。

值得注意的是，选择粘合而非烧结是没有成本效益的。使用哪个应用程序的决定应该由期望的性能和最终用户应用程序驱动。

保护
工业环境呈现出一些最惩罚的条件 - 高潮，温度极端，震动和振动等。NIB磁铁极易腐蚀，必须涂层以保护材料并确保性能。最常见的涂层材料是镍或镍铜 - 镍多层电镀。在非常潮湿的环境的情况下，环氧树脂可能是更好的。

重要的是要注意，以任何方式破坏涂层都会导致材料开始腐蚀。一旦这个过程开始，磁铁的性能就会下降，并随着时间的推移不断恶化。即使一个芯片在空中飞到涂层上也会有问题。一旦损坏，磁铁就无法修复。最好的解决办法是更换电机。

值得注意的是，所有这些材料往往非常脆，易于损坏。取决于特定的等级，磁铁可以或多或少脆弱。在指定电机时，重要的是考虑休克和振动。人员在处理时也应该佩戴适当的防护装备。

电机需要适当地指定，以确保它们按照预期运行。实现这一点的最佳方法是准确描述应用程序的运行条件和要求，然后与供应商密切合作，选择合适的设备。在你的设计中增加少量的头部空间是一个很好的安全措施。“你需要有一个缓冲，”刘说。“电机设计师给了它更多的空间，但用户也应该有一个垫子，因为你永远不知道什么时候你会使用到极限，甚至超过它。为了延长发动机的使用寿命，你必须确保不要使用到极限，至少不要经常使用。”这将防止偶尔超出规格的操作造成灾难性的磁体损坏。做足功课，问些有见地的问题，你就能建立起一个能够长期运作的弹性系统。

致谢
感谢约翰·卡利科穆格用于额外的背景讨论。