永磁电机中的磁材选择

电子发烧友网报道（文/李宁远）随着材料技术的不断发展，磁材料已经广泛应用在各类工业设备中。工业设备中，电机肯定是应用得最多的那一类，磁材料对电机的性能起到了决定性的作用。

可以说电机是转定子磁场相互作用的结果，有一个磁场需要产生旋转磁钢，所以必须是电枢绕组。而另一个磁场就有很多种形式了，可以是磁材（磁钢）产生的，可以是电枢产生的，也可以是感应产生的。需要磁材（磁钢）来提供磁场的就是我们熟知的永磁电机。

决定永磁电机性能的磁材

永磁电机采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈也无需励磁电流，效率高结构简单，而且近年来随着高性能永磁材料的发展，永磁电机的应用也变得更为广泛。

根据磁材在磁场中反映出的特性，一般分为顺磁性、抗磁性、反铁磁性、铁磁性以及亚铁磁性。对永磁电机来说，这个磁性材料指的是铁磁性以及亚铁磁性材料，因为这两种磁性材料对外磁场反应强烈，属于强磁性材料。

强磁材料，在居里温度以下均存在自发磁化，具体它包含了永磁材料、软磁材料以及磁记录材料，在实际中均有着极为重要的使用意义。磁记录材料指的是利用磁特性和磁效应输入、记录、存储和输出图像、数字等信息的磁性材料，和电机应用关系不大。和电机应用密切相关的是永磁材料和软磁材料。

永磁材料是永磁电机的核心材料，永磁的特性在于一经磁化，很难退磁。永磁磁极在烧结出来以后，具备了保存磁性的能力，然后对永磁磁极进行充磁操作，就能保持恒定的磁性。从参数指标上来看，永磁材料具有宽磁滞回线、高矫顽力和高剩磁三个特性。矫顽力越高，材料越不容易退磁。所以永磁材料作为电机磁源，才能为电机提供稳定的磁动势，就像电路中的电动势。

软磁材料也容易磁化，但是它磁化后容易退磁。从参数指标上来看，这种磁材料具有低矫顽力和高磁导率，因此会将其作为导磁材料，起传导磁力线的作用。所以说二者的侧重点是不同的，永磁材料的目标是向更高的矫顽力发展，尽可能增强不退磁的能力，而软磁则追求更高的磁导率，让磁传导更顺畅。

永磁材料与高性能电机

永磁材料的选择和电机性能的密切程度高度相关，现在稀土永磁电机的应用想必大家都能看到。稀土永磁材料极高的磁能积和极高的矫顽力，让稀土永磁电机不仅在体积重量上更具优势，损耗也更小，效率也更高，而且足够可靠。

稀土永磁材料也经过了很多代的发展，目前主要的稀土材料已经从钐钴永磁发展到烧结钕铁硼。烧结钕铁硼也是目前应用在永磁电机上的最主要的稀土永磁材料，在汽车电机、工业电机上有着大量的应用。

烧结钕铁硼的剩磁强度在永磁材料中不算突出，没有第一代合金永磁体高，但是矫顽力水平和磁能积水平远超其他永磁材料。磁能积上的极大领先意味着在单位磁场强度下钕铁硼体积更小，这让高性能电机设备小型化、轻量化成为可能。

稀土永磁电机毕竟会用到稀土材料，以氧化铁为主要原料的第二代永磁体以氧化铁为主要原料的第二代永磁体尽管性能并非最优，但是制备原材料储量丰富，工艺简单，成本也较低。主打高性价比的氧化铁永磁体在各类电机中也有着广泛的应用，当然电机相应的性能和体积就要打上折扣，毕竟其矫顽力水平和磁能积水平都较低。

从目前几种强磁材料的性能来看，想要电机实现更高性能，稀土磁材就是现在的最优解，尤其是高性能钕铁硼磁材料既能减小电机体积和质量，还能缩小电机能量损耗来提高整个电机系统效率。随着磁材料的发展，或许有一天，高性能电机不再需要使用稀土材料，这也不是不可能的。

小结

磁材料的选择对永磁电机的整体性能和成本有决定性的影响，需要根据不同的应用需求选择合适磁材的电机。