高性能各向異性粘結(jié)釹鐵硼磁粉及其對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)的影響
(夏格昆盛(天津)有限公司，滅津301700)
中圖分類(lèi)號(hào)：TM351 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：E
文章編號(hào)：1004-7018(2009)12—0070一01
O引 言
粘結(jié)釹鐵硼磁粉已廣泛用于電子工業(yè)(如HDD和ODD的驅(qū)動(dòng)電機(jī))、家電(如空調(diào)和冰箱的風(fēng)扇電機(jī))和汽車(chē)部件(直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī))領(lǐng)域。隨著時(shí)代的進(jìn)步，消費(fèi)者對(duì)電機(jī)的要求在不斷提高，即體積更小，重量更輕，效率更高，價(jià)格合理，這都要求更高性能的粘結(jié)釹鐵硼磁粉的出現(xiàn)。目前雖然HDDR磁粉已開(kāi)發(fā)成功，但在閏內(nèi)尚未形成批量生產(chǎn)，價(jià)格也居高不下，因此開(kāi)發(fā)并批量生產(chǎn)新型各向異性粘結(jié)釹鐵硼磁粉成為市場(chǎng)的迫四需求。
1新型各向異性粘釹鐵硼磁粉MQA
1.1新型各向異性磁粉介紹
與傳統(tǒng)的各向同性磁粉相比，麥格昆磁開(kāi)發(fā)的新型各向異肚釹鐵硼磁粉具有更高的磁能積，(285 kJ／m3)和更高的剩磁(l.24 T)。典型的磁粉性能如表1和圖1所示。
MQA磁粉的制備過(guò)程是：首先快淬成磁片，然后經(jīng)過(guò)熱變形成為致密磁體，最后破碎到合適的顆粒尺寸：這種獨(dú)特的加工過(guò)程可以得到納米級(jí)的晶粒尺寸，從而獲得較高的性能，同時(shí)最終的磁粉形狀和尺寸也很適用于以后粘結(jié)磁體的生產(chǎn)。
采用這種各同異性磁粉，既可用于生產(chǎn)模壓磁體，又可用于生產(chǎn)注塑磁體，典型的磁體性能如表2所示：MQA是使用新型各向異性磁粉制備的磁體，而MQP是使用普通各向同性磁粉制備的磁體。
2 仿真模擬設(shè)計(jì)
應(yīng)用電機(jī)設(shè)計(jì)軟件(sPEED)和電磁場(chǎng)有限元分析(FEA)，針對(duì)市場(chǎng)上一款典型的汽車(chē)座椅電機(jī)，采用燒結(jié)鐵氧體和各向異睫粘結(jié)釹磁體進(jìn)行了電機(jī)仿真模擬設(shè)計(jì)的試驗(yàn)，如圖2、圈3所示：
利用電機(jī)設(shè)計(jì)軟件，我們沒(méi)計(jì)了采用不同磁性材料的電機(jī)，同時(shí)將設(shè)計(jì)得到的結(jié)果，包括一些電機(jī)的關(guān)鍵工藝參數(shù)，與傳統(tǒng)電機(jī)進(jìn)行圖4是使用2極鐵氧體的電機(jī)與使用4極各同異陛粘結(jié)釹鐵硼磁體的電機(jī)尺寸對(duì)比，新設(shè)計(jì)使得電機(jī)尺寸更小，重量更輕，同時(shí)由于使用的原材料減少，周而成本更低。
圖5是目前市場(chǎng)上采用2極鐵氧體電機(jī)的性能(作為基準(zhǔn))與使用各向異性粘結(jié)釹磁體的電機(jī)(重新設(shè)計(jì)后)性能對(duì)比，兩者的使用  高能效lPM電機(jī)
效率標(biāo)準(zhǔn)和低能耗原規(guī)則已大大刺激了輸m功率從O 75～375 kw的普通電機(jī)沒(méi)汁。為此， 種凸極、內(nèi)置永磁(IPM)轉(zhuǎn)子的交流感應(yīng)電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，它具有更高的能效和更好的優(yōu)點(diǎn)。IPM的設(shè)計(jì)也結(jié)束那種在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生磁通的永磁體設(shè)計(jì)。這點(diǎn)有別于普通的永磁電機(jī)，普通水磁電機(jī)只是簡(jiǎn)單地將磁體置于轉(zhuǎn)子表面。其實(shí)，在cNc、機(jī)床和其它一些高性能增量運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的伺服電機(jī)中，IPM轉(zhuǎn)子早已問(wèn)世了。然而在這些高動(dòng)態(tài)應(yīng)用中，提高生產(chǎn)率和生產(chǎn)能力比效率更為重要。
新研制的IPM轉(zhuǎn)子新穎之處在于其適用下丁業(yè)、0EM及更廣泛應(yīng)用的通用電動(dòng)機(jī)巾。美國(guó)Baldor公司首創(chuàng)將疊片定了骨架與1PM轉(zhuǎn)了組成一體。據(jù)介紹，將條形磁鐵嵌八轉(zhuǎn)子中就成為一凸板結(jié)構(gòu)，有助于磁通集中．提高功率和效率，降低溫升。與此同時(shí)，IPM電動(dòng)機(jī)中的附加磁阻轉(zhuǎn)矩零件能產(chǎn)生更高轉(zhuǎn)矩。定子是疊片結(jié)構(gòu)的一部分，無(wú)需制成的翼形定子一機(jī)座接幾，但能提供更好的散熱方式。由薄鋼板疊片制成翼形散熱片町以使熱傳遞達(dá)到****狀態(tài)：采用高壓層壓和鉚接，IPM電機(jī)如同一臺(tái)鑄鐵機(jī)座.
例如，一臺(tái)效率優(yōu)級(jí)的294 kw感應(yīng)電機(jī)，其效率達(dá)96．2％，而IPM轉(zhuǎn)子的電機(jī)效率可達(dá)98 3％。通過(guò)一標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)速矢量驅(qū)動(dòng)器控制IPM電機(jī)，只需一種專(zhuān)用軟件即可。搬采片開(kāi)環(huán)控制，但是也可以很方便地添加編碼器進(jìn)行更可靠的控制或定位。Baldor公司瞄準(zhǔn)了這種高l芏能電機(jī)市場(chǎng)：與感應(yīng)電機(jī)相比，其機(jī)座號(hào)要小4～5號(hào)，功率密度高5～6倍，而質(zhì)量輕約50％：月前，用來(lái)與機(jī)床配套的IPM電機(jī)，其功率可達(dá)110 kw，而功率更大的IPM電機(jī)尚處試制階段，預(yù)計(jì)不久可生產(chǎn)出功率**** 294 kw的各種型號(hào)IPM電機(jī)，還計(jì)劃研制735 kw的IPM電機(jī)。IPM技術(shù)還將在正在崛起的“超優(yōu)秀NEMA電動(dòng)機(jī)”領(lǐng)域火顯身手：近 |
