不同类电机对磁性材料的要求 　　

　　

　　不同的电机由于要求和环境不同，对磁钢的要求也不同。主要分为以下三个部分：重点介绍了DC电机和无刷电机对磁钢的不同要求。 　　

　　

　　DC电机和无刷电机都会使用磁瓦或磁环，但两者的主要区别是对充磁的要求不同。在磁化波形中，磁化的好坏主要可以通过观察波形中的几个参数来判断：平均极值、幅度和面积(或占空比)。平均极值表示磁化或磁钢的性能是否满足产品的要求；用极差表示磁化的均匀性；面积(或占空比)表示磁化波形的幅度。在同样的极值下，它的大小决定了电机的输出。但是越大电机的定位扭矩越大，旋转的手感也不好。一般来说，DC电机要求输出大，所以占空比大；而无刷电机则要求旋转稳定，它有一个指标——转矩波动。尤其是低速时，转矩波动越小，磁化波形越接近正弦波。也就是说，我们要求磁化波形的上升沿稳定而缓慢地上升。 　　

　　

　　不同类电机对充磁的极数要求 　　

　　

　　这里我们先谈谈磁化的类型： 　　

　　

　　A.磁环外填充——即在磁环外表面填充磁极，一般用于电机的转子； 　　

　　

　　B.磁环内填充——即在磁环内表面填充磁极，一般用于电机的定子或外转子； 　　

　　

　　C.磁环斜向充电——即转子表面充电的磁极与磁环两端面成小于90的角度； 　　

　　

　　D.轴向磁化——即沿着磁环和磁片的轴线上下磁化，可分为： 　　

　　

　　(1)轴向2极磁化——即磁铁一端为N极，另一端为S极，这是最简单的磁化； 　　

　　

　　轴向单面多极磁化——主要产品为磁片，即磁片的一面填充两个以上磁极； 　　

　　

　　轴向双面多极磁化——即磁片的两面都充满两个以上极性相反的磁极。 　　

　　

　　对于轴向单面或双面多极磁化，一面的表面磁性高于双面，而单面磁化的另一面的表面磁性很低。其实一面的表面磁性的相加和两面是一样的。 　　

　　

　　E.径向磁化——顾名思义，径向磁化是指磁化的磁场从圆心向四周辐射。对于磁环，磁化后形成的内圆面都是一个极性，外圆面也是一个极性；对于磁瓦来说，径向磁化的效果比普通磁化要好，可以使磁瓦内弧面上各点的表面磁化相似。 　　

　　

　　一般来说，极数是指电机的多极磁化。磁环方面，2极磁环多用于小型DC电机，有的会有4极；步进电机、无刷电机和同步电机使用的磁环具有偶数磁极，例如4、6、8、10、 　　

　　

　　从磁体的形状、极数来判断其应用场合 　　

　　

　　就磁瓦而言，一般用在DC电机和无刷电机中，而在DC电机中，多为2极和4极，可以根据其圆心角来判断，如前所述。当无刷电机使用磁瓦作为定子时，它们通常有6个以上的磁极，因此它们的圆心角比DC电机小得多。然而，当磁瓦用作无刷电机的转子时，它可以具有多于4个或6个磁极。对于4极，转子在外表面被磁化，其圆心角接近90 ,因为它必须放入一个圆中，这与DC电机不同。如果是磁环，主要区分步进电机、无刷电机、同步电机。步进电机使用的磁环外径较小，大多在20左右，很少超过30，壁厚较薄，在1.0-1.5之间；极数在10根以上，有的能达到50根。一般无刷电机磁环直径大于20，极数在4-12之间，其壁 　　

　　

　　它们的性能在提高，价格也在提高，决定了各自的应用。注塑可分为注塑铁氧体和注塑钕铁硼，其粘结体为尼龙6、12和PPS。尼龙比PPS稍微便宜一点，但是它做的磁性零件表面光洁度，强度，耐温性都比PPS差。它们的共同特点是可以注塑各种零件或轴，保证产品质量。注塑铁氧体磁体分为各向同性(各向同性)和各向异性(各向异性)。各向同性磁能积约为1.5MGOe，各向异性磁能积约为2.1 MGOe。主要用于多种产品，如玩具电机、空调用步进电机、风扇等。注射钕铁硼磁能积最高在6.0MGOe左右，如果用进口原料可以达到6.5MGOe，但是价格偏高。目前，注射钕铁硼的应用还不广为人知。实际上可以替代很多低能量的粘结钕铁硼磁体，特别是在步进电机和轴注转子中。 　　

　　

　　粘结钕铁硼是应用最广泛的高性能产品，可用于烧结钕铁硼和铁氧体的顶端。这主要是因为它的性质介于两者之间，是各向同性的，适合各种磁化方式。它的缺点是耐温性差，最高可达150，这就决定了它适用于小型电机和控制电机，要看驱动电机的具体情况。 　　

　　

　　烧结钕铁硼因其高性能而应用广泛，但目前主要用于驱动电机。在我们所说的电机中，无刷电机和交流伺服电机主要是瓦形的，因为目前的烧结钕铁硼主要是单向的，即磁铁只能单向磁化，所以不能做成磁环来磁化两个以上的磁极。现在开发的径向取向烧结钕铁硼可以做到这一点。两者的区别在于压制时取向方向不同，但径向产品的模具更复杂，磁性零件有模具成本。径向取向烧结钕 　　

FeB磁环首先将在无刷电机和交流伺服电机中得到应用，这是由两者的价格所决定的。采用辐向取向，即使对磁瓦也是非常有益的，其充磁后的波形接近矩形波，而非马鞍形。

　　

互换的可能性与结果

　　

一般来说，在同种材料中，性能高低的替换较容易，而不同的材料替换，虽然也是性能的不同，但有极大的区别，必须对电机的结构作出变动，否则，即使用高性能的材料替换低性能的，也不能得到好的性能。一般高替低，结构变小，低替高，反之。

　　

如何从电机的运行结果来判断磁性材料的优劣

　　

电机的力矩大小

　　

一般来说，电机力矩大，磁钢性能高，小则低。在小电机中对定位转矩希望要小，即电机从静止到转动的瞬间的扭矩，主要由充磁波形和铁芯槽形决定。

　　

电机的转速高低

　　

电机的转速有空载转速和负载转速，当讨论转速与磁钢性能高低关系时，应排除由电机其它阻力矩的影响。空载转速高，磁性能低，反之，磁性能高；负载转速高，磁性能高，反之，磁性能低。

　　

电机的电流大小

　　

电机的电流也有空载电流和负载电流，当讨论电流与磁钢性能高低关系时，同样应排除由电机其它阻力矩的影响。空载电流大，磁性能低，反之，磁性能高，但这一点在电机中并不明显，空载电流的大小与绕组的电阻关系更大；负载电流大，磁性能低，反之，磁性能高。

　　

以上的关系我们可用下表来说明：

　　

　　

其实三者是相互关联的，对于磁性能的改变要综合考虑。