同步電機(jī)之關(guān)于永磁材料的主要性能及參數(shù)

    2 . 1 . 1初始磁化曲線和磁滯回線

永磁材料（Permanent Magnet Material）的磁性能可以用一些磁參數(shù)表示，如剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br 、矯頑力H 。 、最大磁能積（BH）。 a，等，這些參數(shù)由退磁曲線決定，而退磁曲線是磁滯回線的一部分，為了討論這些參數(shù)，首先從磁滯回線形成過程開始。

    在直角坐標(biāo)系中，作B一H曲線，初始狀態(tài)從原點(diǎn)開始，逐漸增加外界磁場強(qiáng)度H值，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B值由O點(diǎn)沿著曲線OA上升，當(dāng)磁性材料中B值到達(dá)A點(diǎn)時(shí)，B值達(dá)到飽和值，磁性材料被完全磁化，口A曲線被稱為初始磁化曲線。這時(shí)如果漸減少外界磁場強(qiáng)度H值，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B值將隨之下降，但磁感應(yīng)強(qiáng)度B值按另一曲線AC下降，當(dāng)H值下降為零時(shí)，永磁體中B值并不為零，而等于口c，對B，值則稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度。如果此時(shí)改變H值方向，再負(fù)方向上增加H值，則B值繼續(xù)下降，當(dāng)H值下降到Hc值時(shí)，B值降為零，此時(shí)的H 。值稱為矯頑力。繼續(xù)在反方向上增加H值，B值變?yōu)樨?fù)值，逐漸增加到反方向飽和點(diǎn)E點(diǎn)，再在H值負(fù)方向上減少H值到零，并在正方向上增加H值，則B值從負(fù)值逐步減少到零后又在正方向上增加，最后達(dá)到飽和點(diǎn)A點(diǎn)。此曲線如圖2一1所示，由圖可見，隨著H值的反復(fù)變化，B值將沿著ACDEFGA變化，所構(gòu)成的閉合曲線稱為磁滯回線，磁滯回線要經(jīng)過2或3次反復(fù)磁化才能完全重合。磁滯回線反映了磁性材料的許多特性，掌握永磁材料的磁滯回線對應(yīng)用永磁材料是十分重要的。

2 . 1 . 2退磁曲線和永磁材料的磁參數(shù)

永磁體的磁特性是當(dāng)它被外界磁場磁化后，即使除掉外界磁場，在永磁體周圍仍然保留著一個(gè)恒定磁場，永磁體還可以對外提供磁能，此時(shí)永磁體本身將受到一個(gè)退磁磁場的作用，該退磁磁場與原來的外界磁場方向相反，因而永磁體工作點(diǎn)的位置將在磁滯回線的第二象限部分上，即在退磁曲線上，如圖2一2所示。圖1 、 2分別表示非線性與線性退磁曲線。圖中永磁體實(shí)際工作點(diǎn)用來表示，永磁材料的磁性能均可用退磁曲線上的物理量表示，如永磁體剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br 、矯頑力H、永磁體實(shí)際工作時(shí)提供的磁感應(yīng)強(qiáng)度凡1 ( BPZ）與磁場強(qiáng)度凡，( HPZ )及永磁體的磁能積（BH）。

    1．剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br及永磁體磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm永磁體被充磁至飽和后，假設(shè)去掉外界磁場后永磁體仍有磁場存在，永磁體所具有的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br，其單位用特斯拉（T）表示。在永磁電機(jī)的磁路中，由于有磁性材料本身的磁阻及電機(jī)氣隙的存在而存在磁位降，這對永磁體來說，相當(dāng)于產(chǎn)生一個(gè)反向磁場，這就使永磁體的工作點(diǎn)由Br點(diǎn)下降至尸，或尸2點(diǎn)，而Pl或尸2點(diǎn)所對應(yīng)的B值變?yōu)橛来朋w的工作點(diǎn)凡1或BPZ，我們稱BP，或BPZ為永磁體磁感應(yīng)強(qiáng)度。

2．矯頑力H 。，內(nèi)哀矯頑力mH 。及飽和磁場強(qiáng)度H 。

永磁材料在反向磁場作用下，當(dāng)剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br下降到零時(shí)，此時(shí)磁場強(qiáng)度稱為磁感應(yīng)矯頑力，可用BH 。表示，一般簡稱矯頑力H 。，單位用A / m表示。另外還有一個(gè)是磁化強(qiáng)度M下降為零，即已經(jīng)完全失磁的磁場強(qiáng)度值，稱內(nèi)察矯頑力，用mH 。表示，單位也是A / m，實(shí)際上此矯頑力才是真的矯頑力，它真正表示永磁材料保持磁性的能力。內(nèi)察矯頑力要大于磁感應(yīng)矯頑力，但是對于鋁鎳鉆永磁材料，兩者差別很小，而對于鉸鐵硼等稀土永磁材料，兩者差別很大。

永磁材料被完全磁化所需要的外界磁場強(qiáng)度，稱為飽和磁場強(qiáng)度，用H 。表示，單位也是A / m，不同的永磁材料，飽和磁場強(qiáng)度大不相同，鋁鎳鉆永磁材料和鐵氧體永磁材料的飽和磁場強(qiáng)度是矯頑力的3一6倍；而稀土永磁材料的飽和磁場強(qiáng)度大約是矯頑力的2一3倍。

3．磁能積和最大磁能積

磁能積是指永磁體退磁曲線上每一點(diǎn)所對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B值與磁場強(qiáng)度H值乘積（BH）稱為磁能積，其單位為J／耐，如圖2一2所示。它表明永磁體內(nèi)部儲存能量的大小。由于退磁曲線上各點(diǎn)位置不同，其（BH）值也不同，通常把（BH）值最大的位置用（BH ) ma：表示，稱之為最大磁能積。在永磁電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，總希望把永磁材料的工作點(diǎn)設(shè)計(jì)在最大磁能積的地方，因?yàn)檫@樣才能把永磁體的磁能利用得最充分。