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
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(jié)釹鐵硼磁粉，并采用仿真模擬方法對(duì)用該磁粉制各的磁體與鐵氧體磁體在電機(jī)中的作用進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明使用該新型磁粉可以顯著降低電機(jī)的體積、重量和成本，并可獲到更高的效率。
關(guān)鍵詞：各向異性粘結(jié)釹鐵硼磁粉；仿真模擬；電機(jī)席用
0引言
粘結(jié)釹鐵硼行業(yè)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)刷電機(jī))領(lǐng)域。隨著時(shí)代的進(jìn)步，消費(fèi)者刑電機(jī)的要求在不斷提高：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)。日前雖然HDDR磁粉已開(kāi)發(fā)成功，但在國(guó)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)釹鐵硼磁粉就成為市場(chǎng)的迫切需求。
1新型各向異性粘結(jié)釹鐵硼磁粉MQA
與傳統(tǒng)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(jiàn)表l和圖l。
圖1新型各向異性磁粉(MQA)的室溫退磁曲線(xiàn)與傳統(tǒng)各同同性磁粉(MQP)的對(duì)比
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，從而獲得很高的性能，同時(shí)最終的磁粉形狀和尺寸也適于以后粘結(jié)磁體的生產(chǎn)。
采用這種各向異性磁粉，既可用于生產(chǎn)模壓磁體，又叫用于生產(chǎn)注塑磁體，典型的磁體性能見(jiàn)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(shè)計(jì)
應(yīng)用圖3所示的電機(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)，如圖4所示，采用燒結(jié)鐵氧體和各向異性粘結(jié)釹磁體進(jìn)行了“電機(jī)仿真模擬設(shè)計(jì)”的試驗(yàn)。
利用電機(jī)設(shè)計(jì)軟件，我們?cè)O(shè)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)的電機(jī)進(jìn)行對(duì)比。電機(jī)尺寸的對(duì)比示于圖5，性能的對(duì)比見(jiàn)圖6。圖7總結(jié)了這些關(guān)鍵參數(shù)的變化。
圖5使用2極鐵氧體的電機(jī)與使用4極各向異性粘結(jié)釹磁體的電機(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，因而成本更低。
圖6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)訓(xùn)后)性能列比，二者的使用性能非常接近。
圖7傳統(tǒng)商業(yè)用汽車(chē)座位電機(jī)與使用各向異性粘結(jié)釹磁體進(jìn)行設(shè)計(jì)的座位電機(jī)尺寸對(duì)比。從圖7我們可以看出，在保持電機(jī)的性能一致的情況下，采用各向異性粘結(jié)釹磁體町以顯著降低電機(jī)的尺寸、重量，由于節(jié)省了銅和鐵，使得采用不同磁性材料的的電機(jī)的總成本基本一致，甚至采用釹材料的電機(jī)會(huì)更便宜一些。由于得向異性粘結(jié)釹磁體具有3-5倍于燒結(jié)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(jié)釹磁體的電機(jī)可以獲得更高的性能，特別是在對(duì)空間重量由要求的汽車(chē)領(lǐng)域，各向異性粘绱釹鐵硼更適合環(huán)保舒適的要求。
3結(jié)語(yǔ)
(1)一種新型的各向異性磁粉MQA已開(kāi)發(fā)成功，該磁粉具有很高的磁性能。
(2)采用仿真模擬方法，對(duì)使用MQA制備的磁體和傳統(tǒng)鐵氧體磁體進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明使用MQA可以顯著降低電機(jī)的體積、重量和成本。
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