永磁产品使用过程中磁性能下降的原因及解决方法.docVIP

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永磁产品使用过程中磁性能下降的原因及解决方法 作者:姚燕 姚云甫 (北京鑫永时高新技术有限公司,北京? 100080) ??? 摘? 要:永磁产品使用中经常出现磁性能下降现象。本文用图示说明Hcj和Hk是决定永磁产品使用过程中磁性能稳定的关键,介绍了几种在生产中经过实际应用证明有效的永磁产品磁性能检验方法。 ??? 关键词:永磁产品;磁性能检验;气隙磁通密度 1? 引言 ??? 永磁材料的应用增长十分迅速,但是经常听到用户反映由于永磁材料的质量不合格而造成经济损失。例如:电动自行车经过几次上坡和顶风行驶后,车速就会明显下降;磁力传动器使用一段时间后传动力矩下降;手机话筒使用一段时间后灵敏度下降;安装于汽车上的扬声器在使用一段时间后同样出现输出下降的现象。这些产品价值较高,由此所带来的损失也远大于永磁材料本身的价值。永磁材料应用单位希望提高永磁产品磁性能合格率,避免因磁性能不合格使永磁应用产品成为废品。永磁材料生产厂希望提高交货产品的合格率,避免用户退货。 ??? 本文将分析永磁电机和手机话筒等典型永磁应用产品的使用过程中气隙磁通密度出现不可逆下降的原因。介绍通过永磁材料磁性能检验的方法,避免出现不合格产品而造成经济损失。 2? 永磁产品使用过程中磁通密度不可逆下降现象及原因 2.1? 永磁电机、磁力传动器等 2.1.1? 过载 ??? 图1是磁性能合格的稀土永磁材料的内禀退磁曲线,可分为两部分。第一部分为与H轴接近平行的平行段,第二部分为下降段,平行段与下降段相交处称为拐点。当作用于磁体的最大退磁场与内禀(退磁)曲线交点在拐点右方时,最大退磁场消失后,磁体的磁通密度不会下降。但是当交点在下降段(拐点之左)时,最大退磁场消失后,磁体的磁通密度会产生不可逆下降。 ??? 图1中Bm1为电机正常工作时磁体的磁通密度,Hm2为电机过载时作用于磁体的退磁场。电机过载时磁体磁通密度由Bm1下降到Bm2,电机正常工作后磁体磁通密度仍恢复到Bm1。 ??? 图2是一不合格稀土永磁体的内禀曲线(出现塌肩),它的Br与图1中的Br相同。此磁体安装于电机后,正常工作时磁体的磁通密度Bm1与图1上的Bm1相同。但是当电机出现过载时,作用于磁体的退磁场Hm2与内禀曲线相交于下降段,造成磁体不可逆退磁。过载结束后,内禀曲线不能恢复原状,将形成回复线与B轴相交于(此回复线平行于内禀曲线平行段)。此时磁体的磁通密度将下降至Bm1(),即出现不可逆下降现象。 ??? 某些电动自行车电机经过上坡和顶风行驶后,性能变差,某些磁力传动器经过过载滑脱后传动力矩下降,原因也是采用了如图2所示的永磁材料。 2.1.2? 温升 ??? 图3是一钕铁硼样品在30°C和100°C实测的内禀曲线。电机工作在30°C时磁体磁通密度为Bm1,100°C时磁通密度为。假设磁体在100°C时能够正常工作,如果电机过载时退磁场达到Hm2,过载消失后,磁体的磁通密度将产生不可逆下降(成为),气隙磁通密度也会产生不可逆下降。图3说明磁体温升后抗过载能力变差,磁体工作于较高温度时应增长其取向方向长度,以减小过载时的退磁场或者采用较高Hcj的永磁材料。 2.2? 手机话筒、扬声器等 ??? 假设手机话筒采用图1所示性能的磁体,正常工作时作用于磁体的退磁场为Hm1,磁体的磁通密度为Bm1。如果手机在一个强磁场环境内(例如大功率电机或变压器旁),作用于磁体的退磁场由Hm1增大到Hm2。手机离开强磁场环境后,退磁场恢复到Hm1,磁体的磁通密度仍为Bm1,气隙磁通密度不下降。 ??? 但是假如手机话筒采用的是图2所示不合格(内禀曲线出现塌肩)的磁体,较低的外磁场就会使磁体磁通密度产生不可逆下降。图1和图2说明,如果要加强手机话筒抵抗退磁的能力,必须提高磁体的内禀矫顽力和内禀曲线方形度,或者通过增长磁体取向方向长度来降低磁体的退磁场。 ??? 图3说明环境温度的升高使磁体抗退磁的能力降低。当外界强磁场的作用使磁体退磁场达到Hm2时,磁体磁通密度将下降到,气隙磁通密度就会产生不可逆下降。 3? 通过磁体磁性能检验防止使用中气隙磁通密度的不可逆下降 3.1? 测量仪的选择 ??? 高斯计采用霍尔探头,测量的数值为永磁体表面某一点的磁通密度值。由于永磁体表面的磁通密度分布是非均匀的,霍尔探头与永磁体的相对位置(包括距离、探头平面与磁力线所成的角度)的变化会影响测量结果,达到测量值重复是十分困难的。不同的测量人员,测量同一块磁体的结果往往不完全相同;即使是同一个测量人员,多次测量同一块磁体的同一端面,测量值也不完全相同。因此大部分永磁体不宜采用高斯计检验其磁性能。 ??? 磁通表采用亥姆霍兹测量线圈,测量的数值为永磁体表面的磁通。当一块永磁体的形状、尺寸和磁性能确定以后,其磁通分布是唯一的。通过改进测量线圈的设计和

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