低空經(jīng)濟是指在低空空域(通常指地面以上1000米以下)開展的各類經(jīng)濟活動,涵蓋多個領域:
低空經(jīng)濟中的許多設備,尤其是電動飛行器和無人機,會使用永磁材料,主要體現(xiàn)在以下方面:
無人機電機內(nèi)部使用的永磁體-徑向磁化的釹鐵硼磁鋼
低空經(jīng)濟涉及多種低空空域的經(jīng)濟活動,永磁材料因其高效、高功率密度和輕量化特性,在電動飛行器和無人機的電機驅(qū)動和能量轉(zhuǎn)換中發(fā)揮重要作用。
]]>我們知道,釹鐵硼和釤鈷永磁材料是目前使用最多的兩類稀土永磁材料,他們是當今世界上最強力的磁鐵,釹鐵硼永磁更是成為了磁王,而釤鈷永磁則在高溫環(huán)境中無可替代。但是他們還是有一個共同的弱點,就是高溫工作時會降低磁性,高于一定溫度時還會產(chǎn)生不可逆磁損,因此在選擇永磁材料的時候一定要注意磁鐵實際的工作溫度,盡可能避免不可逆磁損的產(chǎn)生,使得磁鋼工作磁性能降低過多,引起電機或設備異常。
為了使一些電機的參數(shù)更加穩(wěn)定,一切電機廠家會對磁鋼進行穩(wěn)磁處理,有的需要磁鋼供應商做穩(wěn)磁處理。那么,什么是永磁材料穩(wěn)磁處理呢?正如上述所說,釹鐵硼和釤鈷永磁在高溫工作后,可能會產(chǎn)生一些不可逆磁損,那么穩(wěn)磁就是提前消除磁鋼在某一個溫度下產(chǎn)生的不可逆磁損,從而使磁鋼的磁性能不再受該溫度的退磁產(chǎn)生。比如,一個電機廠家需要N38SH的磁鋼,裝機前需要對磁鋼進行開路120度的穩(wěn)磁處理,假如磁鋼的常溫初始磁通是10.00-10.20的范圍,經(jīng)過開路120度1小時的穩(wěn)磁處理后,恢復常溫再次測磁通值為9.70-9.90的范圍,這樣磁鋼再經(jīng)歷120度以下的溫度后,磁鋼的磁通就不會再降低了。
那么,小伙伴們會問,這樣穩(wěn)磁處理有什么作用?其實一點就通,假如電機裝配后,電機功率能達到1kw,長時間極限工做后由于內(nèi)部高溫,達到了120度甚至以上,磁鋼必然會退磁,即便恢復常溫后,由于產(chǎn)生了不可逆磁損,電機的一些控制參數(shù)可能就不那么合適了,整體功率就會衰減。穩(wěn)磁就是為了消除這部分不穩(wěn)定的磁通值。
當然,穩(wěn)磁處理也需要一些注意事項。比如,一般穩(wěn)磁的溫度要結合磁鋼的具體牌號,以及考慮到磁鋼自身的長徑比或者pc值,建議穩(wěn)磁的磁損控制在5%以內(nèi),因為退磁率超過了5%,說明溫度接近了磁鋼退磁曲線的拐點溫度,可能再升高5度10度,退磁率會差異較大,離散性會增大很多。例如,你不能將N45SH的磁鋼,通過溫度退磁到38SH的磁通值,這需要根據(jù)經(jīng)驗和數(shù)據(jù)去分析,找到最為合適的性能的磁鋼。
我們目前做了大量的實驗,從開路到半開路,從M檔,H檔,SH檔,SHT,UH, UHT, EH等,不同長徑比不同溫度下的退磁率,比較大量的數(shù)據(jù)支撐,可以幫助磁鋼客戶評估選擇合適的牌號,避免磁鋼退磁風險,也避免技術冗余。
]]>首先,我們需要了解下最高工作溫度的概念。在最新的國家標準《燒結釹鐵硼永磁材料》GB/T 13560-2017 文件中定義的最高使用溫度:熱退磁狀態(tài)L/D=0.7的永磁圓柱樣品(直徑為D,高度為L),飽和磁化后,在開路狀態(tài)下從室溫加熱到某一恒定溫度保溫2h,然后冷卻到室溫,其開路磁通不可逆磁通損≤5%的最高保溫溫度。
在定義中,長徑比L/D是一個很關鍵的因素,我們通過實驗已經(jīng)證實,L/D值越小,其最高工作溫度就越小,L/D值越大,其最高工作溫度就越大。比如說,直徑10×10的N35圓柱,L/D=1.0,其開路80度保溫2小時后開路磁通損失肯定小于5%,而直徑10×3的N35圓柱,L/D=0.3,其開路80度保溫2小時后開路磁通損失可能大于20%。
但是實際情況中,我們有很多成品磁鐵(磁鋼)實際上并不是圓柱形的,不管是做磁路組件的還是做永磁電機的朋友,你們訂購的永磁產(chǎn)品可能是方塊、瓦型、環(huán)形,甚至是其他異形的,還有不同的取向,這哪里來的L/D呢?所以,這里就要涉及另一個關鍵點:Pc值。Pc越大磁體工作點越高,越不容易被退磁。一般情況下對于一個孤立磁體取向長度相對越大Pc越大。因此Pc是永磁磁路設計中的一個重要的物理量。我們可以利用等效磁荷球原理估算特定形狀孤立磁體的單位磁導(Pc)。我們可以利用相應的公式計算出方塊,瓦型,環(huán)形的Pc值,對比圓柱的Pc值,等量帶換出相應的長徑比L/D值。比如一個30x25x12的方塊磁鋼,其Pc值約為1.065,與D10×4的圓柱磁鋼的Pc值1.073接近,因此,可以將這個方塊看成L/D=0.4的圓柱,有助于判斷其能否勝任對應工作溫度。
在了解長徑比L/D和孤立磁體的單位磁導(Pc)的基本概念之后,我們現(xiàn)在來具體介紹磁鐵的耐溫實驗怎么做。
下圖是一組客戶來樣的檢驗記錄,客戶部知道其產(chǎn)品是什么性能的。我們?yōu)橛脩魴z測這些數(shù)據(jù),進行分析。
首先,我們量得樣品的尺寸是19*19*2.5,對應的Pc值=0.26,對應的L/D換算為0.12。
其次,通過表磁計算公式,逆向換算,在這個尺寸下(19*19*2.5)中心表磁為1300左右的剩磁大約是12kGs,對應的牌號就是35.
接著,參考我們往期的實驗數(shù)據(jù)積累,L/D=0.11左右的磁鋼,100℃開路退磁5-10%,110℃開路退磁11-16%,對應的差不多就是SH牌號。
通過以上老化實驗,我們可以大概知道產(chǎn)品的性能是什么牌號。有助于我們開發(fā)產(chǎn)品,找到合適的材料。反過來講,我們可以通過老化實驗,來驗證產(chǎn)品是否符合自己的需求,或者自己的產(chǎn)品性能是否過于耐溫過剩,有降本空間。
后續(xù)我們會再繼續(xù)討論如何使用公式計算L/D和Pc值,把能解決問題的方法分享給大家。
]]>通常涉及幾個關鍵參數(shù),這些參數(shù)可以從不同角度反映磁鐵的性能。以下是一些常用的衡量標準:
通過上述參數(shù)的綜合評估,可以全面衡量磁鐵的磁性能高低。在實際應用中,根據(jù)不同的需求和使用環(huán)境,可能會側(cè)重于某些特定的性能指標。
]]>永磁材料的磁性在正常的工作條件下可以持續(xù)很長時間。永磁材料,如釹鐵硼(NdFeB)、鋁鎳鈷(Alnico)和燒結釤鈷(SmCo)等,通常設計用于長時間保持其磁性能。
永磁材料的磁性能可能會隨著時間而退化,這通常是由于以下因素造成的:
一般情況下,永磁材料的磁性能可以持續(xù)數(shù)十年,具體取決于使用條件和環(huán)境因素。為了延長永磁材料的壽命和保持其磁性能,應該避免高溫、機械損傷、磁場飽和和化學腐蝕。
]]>稀土(Rare Earth Elements,REE)是指元素周期表中鑭系元素(從鑭La到镥Lu)以及與鑭系元素性質(zhì)相似的釔和鈧共17種元素。稀土元素因其含量相對稀少而得名,它們在現(xiàn)代工業(yè)和科技中具有重要的應用價值。
稀土元素廣泛應用于各種高科技領域,包括:
稀土資源的獲取和加工對全球經(jīng)濟和技術發(fā)展具有重要影響,但由于其稀有性和環(huán)境影響,稀土的開采和處理受到國際社會的廣泛關注。
稀土的開采是指從礦石中提取稀土元素的過程。稀土元素通常與其他元素共生,如鈰、鑭、釹、鐠等,這些元素在自然界中往往以氧化物形態(tài)存在,與硅酸鹽、碳酸鹽等礦物共生。稀土的開采和加工是一個復雜的過程,通常包括以下幾個步驟:
稀土的開采和加工過程中需要注意環(huán)境保護,因為稀土的開采和冶煉過程可能會產(chǎn)生重金屬污染和化學廢物。因此,各國政府通常會對稀土的開采和加工活動進行嚴格的監(jiān)管,以確保環(huán)境安全和可持續(xù)發(fā)展。
]]>永磁材料和軟磁材料是磁性材料的兩大類,它們在磁化后的磁性能和應用上有著顯著的區(qū)別。
永磁材料(Permanent Magnets):
軟磁材料(Soft Magnetic Materials):
兩者的區(qū)別主要在于磁化后的磁性保留情況和磁性能的差異,這些差異決定了它們在各種應用中的使用。
永磁材料和軟磁材料可以組合在一起制成各種磁鐵組件,這些組件在電子和電氣設備中發(fā)揮著關鍵作用。以下是一些常見的由永磁材料和軟磁材料組成的組件:
這些組件的性能取決于永磁材料和軟磁材料的特性,以及它們的組合方式和設計。通過選擇合適的材料和設計,可以制造出性能優(yōu)良、效率高、功耗低的電磁設備。
]]>永磁電機的磁鋼,通常是指使用永磁材料制成的磁體,這些材料能夠在沒有外加磁場的情況下保持磁化狀態(tài)。常用的永磁材料包括釹鐵硼(Nd-Fe-B)、釤鈷(SmCo)、鋁鎳鈷(Alnico)等。
不同類型的永磁材料有不同的耐溫性能。通常,永磁材料的磁性會隨著溫度的升高而降低,即磁化強度會隨溫度升高而減弱。當溫度接近或超過材料的居里點(Curie temperature)時,磁性會完全消失。
例如:
在實際應用中,永磁電機的工作環(huán)境溫度會對磁鋼的性能產(chǎn)生影響。因此,選擇合適的永磁材料時,需要考慮電機的預期工作溫度范圍,以確保磁鋼能夠在預期的工作溫度下保持足夠的磁性。如果工作溫度較高,可能需要采用具有更高耐溫性能的永磁材料,或者采取散熱措施來維持磁鋼的磁性。
釤鈷磁鋼
在實際應用中,電機制造商會根據(jù)電機的預期工作溫度和應用要求選擇合適的永磁材料。例如,如果電機需要在高溫環(huán)境下工作,那么釤鈷磁鋼可能是更好的選擇,因為它們能夠在更高的溫度下保持磁性能。如果電機的工作溫度較低,那么釹鐵硼磁鋼可能是更經(jīng)濟的選擇,因為它們提供了更高的磁性能。
需要注意的是,即使磁鋼的耐溫性能較好,長時間的暴露在高溫度下也會導致磁性能的退化。因此,電機制造商通常會采取冷卻措施或其他熱管理策略來保護磁鋼免受高溫影響。
]]>永磁材料是通過充磁過程獲得磁性的。這個過程涉及到將磁性材料置于磁場中,并利用外部磁場的作用力使材料中的磁疇(即磁性粒子的有序排列區(qū)域)定向排列,從而產(chǎn)生宏觀磁性。以下是永磁材料充磁的基本步驟:
永磁材料的充磁過程通常是自動化的,可以使用專門的充磁機來完成。充磁機的設計會根據(jù)不同的材料和應用需求進行調(diào)整,以確保獲得最佳的磁化效果。
充磁機的原理是基于電磁感應原理。當電流通過線圈時,會在線圈的周圍產(chǎn)生磁場。當磁性材料(如釹鐵硼磁鐵)被放置在這個磁場中時,材料中的原子會根據(jù)電流的方向排列,從而獲得磁性。充磁機的設計通常包括以下幾個部分:
充磁機的原理是通過電流產(chǎn)生的磁場對磁性材料進行磁化,從而賦予磁性材料磁性。這個過程通常稱為充磁。充磁機的設計需要根據(jù)磁性材料的類型和所需的磁化強度來定制。
]]>永磁材料是指在無外磁場作用下能夠保持磁性的材料,如釹鐵硼(Nd-Fe-B)、釤鈷(SmCo)、鋁鎳鈷(Alnico)等。永磁材料的檢測是為了確保其性能和質(zhì)量,以下是一些常見的永磁材料的檢測儀器:
這些儀器可以單獨使用,也可以組合使用,以全面評估永磁材料的性能。檢測結果可以幫助制造商優(yōu)化生產(chǎn)過程,確保產(chǎn)品質(zhì)量,并滿足不同應用的需求。
例如,釹鐵硼(Nd-Fe-B)磁鐵是一種高性能的永磁材料,其性能主要通過以下參數(shù)來描述:
這些參數(shù)對于選擇合適的釹鐵硼磁鐵非常重要,因為它們決定了磁鐵在特定應用中的性能和可靠性。