温度如何影响电机永磁体的性能以及不可逆去磁特性?

时间:2023-06-08作者:佚名

在设计永磁体的应用时,必须考虑一个或多个磁体预期会在哪个温度范围内工作,由于可用的信息太多(其中一些信息可能不正确),将错误的磁特性与考虑的磁性材料的类型,特别是在热稳定性方面,使磁性最后令人失望。随着温度从环境温度升高和降低,所有磁性材料的磁通密度都会发生变化。 例如,随着温度的下降,除铁氧体以外的大多数磁体实际上都会显示出强度的增加,所有永磁体(包括铁氧体)的每升高一度,其性能就会损失一定百分比。 这种损失的性能是否可以在冷却时恢复,取决于材料的最高工作温度和磁体所承受的温度。

温度如何影响电机永磁体的性能以及不可逆去磁特性?

磁铁的温度特性、低温不可逆去磁

对各向异性BaFe12O19材料,当温度从负温逐渐升高时,剩磁Br下降,饱和磁化强度Ms下降,矫顽力Hcb增大。铁氧体磁感应温度系数ab一般为常数,约–0.19%/°C。虽然Br、Ms、Hcb随工作温度变化的关系简单易明,但实际工作点(退磁曲线与实际工作线的交点)上的磁感应强度Bd与工作温度T的关系并不与Br~T关系一致。当铁氧体工作温度由室温上升时,Br及Ms随T上升而下降,退磁曲线相应下移,Bd也必然随温度上升而下降。当温度下降回到室温因Ms上升,Br也上升,此为可逆现象。

温度如何影响电机永磁体的性能以及不可逆去磁特性?

当铁氧体工作温度由室温下降时,Bd变化精況比较复杂,这与材料本身的品质(晶粒的粗细)以及工作时所受到的去磁作用大小有关。如果去磁场強不大,如上图中的工作线(I):当温度由0°C下降到60°C,工作点由d1点上升到d2点,Bd随Br上升而上升,温度回升后Ms下降,Br又恢复到原来状况,这是可逆的。但是如果磁路去磁场强很大,如上图中的工作线(II):工作点由d3到d4,虽然Br上升,Bd反而下降,而且当温度回升时因Ms下降,反转过去的磁矩不能反转过來,Bd不能恢复到原来状况,这就是永磁铁氧体的低温不可逆去磁现象。

温度如何影响电机永磁体的性能以及不可逆去磁特性?

事实上,永磁铁氧体的去磁曲线并不是恒为直线,温度降低后Br升高Hcb降低,去磁曲线出现拐点。温度越低,拐点处的场强越低,并且温度低Br高去磁作用就越大。当去磁场強超过拐点处的场强,即工作点在拐点以下时,即便是Bd、Br都升高,但由于回复线低于去磁曲线,温度回升后Br不能恢复到原来状况,也会出现永久失磁,这是低温不可逆去磁的另一现象。如果材料本身晶粒细小,可使Br大Hcb大,温度系数ab、ah较小,不可逆去磁现象较小甚至不发生。

磁铁在高温下会经历三种性能损失

可逆亏损:磁体温度每升高一度,就会发生可逆损耗,高于环境温度,直至达到最高工作温度, 随着磁铁的冷却,性能恢复到以前的水平。

不可逆转的损失:当磁体被加热到其最高工作温度以上但低于其居里温度时,它将遭受不可逆的性能损失。 这意味着如果再冷却磁体,其性能将比加热之前弱。 经历了不可逆损耗的磁体理论上可以重新磁化回其原始强度,但这不是一个具有成本效益的过程。 不可逆的损耗是高温导致单个单个磁畴的磁化强度反转的结果。 这意味着不可逆转的损失只会发生一次。 如果重复相同的热循环,则不会发生额外的损耗,因为每个磁畴在磁化后只能反转一次。

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