高性能各向異性粘結釹鐵硼磁粉及其對電機設計的影響
郭小兵
(麥格昆磁(天津)有限公司，天津301700)
摘要：文章介紹了一種新型的高性能各向異性粘結釹鐵硼磁粉，并采用仿真模擬方法對用該磁粉制各的磁體與鐵氧體磁體在電機中的作用進行對比分析，結果表明使用該新型磁粉可以顯著降低電機的體積、重量和成本，并可獲到更高的效率。
關鍵詞：各向異性粘結釹鐵硼磁粉；仿真模擬；電機席用
0引言
粘結釹鐵硼行業磁粉已廣泛用于電子工業(如HDD和ODD的驅動電機)、家電(如空調和冰箱的風扇電機)和汽車部件(直流無刷電機)領域。隨著時代的進步，消費者刑電機的要求在不斷提高：體積更小，重量更輕，效率更高，價格合理，這都要求更高性能的粘結釹鐵硼磁粉的出現。日前雖然HDDR磁粉已開發成功，但在國內尚未形成批量生產，價格也居高不下，因此開發并批量生產新型各向異性粘結釹鐵硼磁粉就成為市場的迫切需求。
1新型各向異性粘結釹鐵硼磁粉MQA
與傳統的各向同性磁粉相比，這種MQA各向異性釹鐵硼磁粉具有更高的磁能積(>285 kJ/m3)和更高的剩磁(>1．24T)。典型的磁粉性能參見表l和圖l。
圖1新型各向異性磁粉(MQA)的室溫退磁曲線與傳統各同同性磁粉(MQP)的對比
MQA磁粉的制備過程是：首先快淬成磁片，然后經過熱變形成為致密磁體，最后破碎到合
適的顆粒尺寸。這種獨特的加工過程可以得到納米級的晶粒尺寸，從而獲得很高的性能，同時最終的磁粉形狀和尺寸也適于以后粘結磁體的生產。
采用這種各向異性磁粉，既可用于生產模壓磁體，又叫用于生產注塑磁體，典型的磁體性能見表2所示。MQA是使用新型各向異性磁粉制各的磁體，而MQP是使用普通各向同性磁粉制備的磁體。
2 仿真模擬設計
應用圖3所示的電機設計軟件(SPEED)和電磁場有限元分析(FEA)，針對市場上一款典
型的汽車座椅電機，如圖4所示，采用燒結鐵氧體和各向異性粘結釹磁體進行了“電機仿真模擬設計”的試驗。
利用電機設計軟件，我們設計了采用不同磁性材料的電機，同時將設計得到的結果，包括一些電機的關鍵工藝參數，與傳統的電機進行對比。電機尺寸的對比示于圖5，性能的對比見圖6。圖7總結了這些關鍵參數的變化。
圖5使用2極鐵氧體的電機與使用4極各向異性粘結釹磁體的電機尺寸對比，新設計使得電機尺寸更小，重量更輕，同時由于使用的原材料減少，因而成本更低。
圖6目前市場上采用2極鐵氧體電機的性能(作為基準)與使用各向異性粘結釹磁體的電機(重新設訓后)性能列比，二者的使用性能非常接近。
圖7傳統商業用汽車座位電機與使用各向異性粘結釹磁體進行設計的座位電機尺寸對比。從圖7我們可以看出，在保持電機的性能一致的情況下，采用各向異性粘結釹磁體町以顯著降低電機的尺寸、重量，由于節省了銅和鐵，使得采用不同磁性材料的的電機的總成本基本一致，甚至采用釹材料的電機會更便宜一些。由于得向異性粘結釹磁體具有3-5倍于燒結鐵氧體磁性能，在體積一致的情況下，就使得采用各向異性粘結釹磁體的電機可以獲得更高的性能，特別是在對空間重量由要求的汽車領域，各向異性粘绱釹鐵硼更適合環保舒適的要求。
3結語
(1)一種新型的各向異性磁粉MQA已開發成功，該磁粉具有很高的磁性能。
(2)采用仿真模擬方法，對使用MQA制備的磁體和傳統鐵氧體磁體進行了對比，結果表明使用MQA可以顯著降低電機的體積、重量和成本。 |
