永磁同步电机之关于永磁材料的发展与应用

早在两千多年前，我们的祖先便发现了天然磁铁的磁性，并利用它制成了指南针，成为我国的四大发明之一。虽然人类很早就发现了天然磁铁，但是对于磁铁性能本质的认识及对磁性材料的应用却是经过了漫长的过程。磁性材料的发展，实际上和永磁材料在电机上的应用是密切相关的。一直到19世纪人们发现了电与磁的相互关系，并逐渐揭示了磁性能的秘密，随着奥斯特发现了电流磁效应，揭示了电与磁的联系后，永磁材料才得到发展。

早在20世纪30年代初，人们就开始研制出铝镍钻（AINIC 。）永磁材料，当时它的最大磁能积只有15 . 92kJ / m , ( 2 . OMGoe )，在电机上应用比较困难。后来由于磁控雷达系统应用的需要，铝镍钻永磁材料得到了很大发展，在相当长一段时间，这种永磁材料占据一定统治地位。目前铝镍钻永磁材料最大磁能积可达到79 . 6kJ / m , ( loMcoe）。铁氧体永磁材料最初产生于20世纪20年代，人们开始研制出了钻铁氧体( Co一Femite）永磁材料，由于当时的条件，它的磁性能比较差，最大磁能积也比较低，仅为n . 14kJ / m , ( l . 4MG0e )，它的应用价值并不大。后来到了50年代初，由于市场需要，人们又研制出银铁氧体（SrO · 6FeZO3 ) , 60年代又成功研制出钡铁氧体（Bao · 6FeZo3 )，它们的最大磁能积都得到很大提高。目前广泛应用于小功率永磁直流电机的鳃铁氧体永磁材料最大磁能积可达36 . 62kJ／澎( 4 . 6 MG0e）。20世纪60年代中期，稀土永磁材料的问世使永磁材料发展到一个崭新阶段，这种永磁材料除具备高剩余磁感应强度、高矫顽力、高最大磁能积外，还具有线性退磁曲线的特点，这种材料的优异磁性能特别适合制造不同用途的各种电机。

到目前为止，稀土永磁材料的发展大致分为三个阶段。 1967年美国人K . J . stmat教授研制成功了以衫钻（Sm , CO ,）为主要成分的稀土永磁材料，其最大磁能积可达199 kJ / m , ( 25 MGOe )，一般称为第一代稀土永磁材料。 1973年又出现了所谓的第二代稀土永磁材料（Sm : COI : )，这种永磁材料的最大磁能积已达到258 . 7kJ / m ,（犯．SMGOe）。到1983年，由美国通用汽车公司和日本住友特殊金属公司同时研究成功了一种新型钦铁硼（NdFeB）永磁材料，这种材料在实验室实验的最大磁能积最高可达431 . 4 kJ / m , ( 54 . ZMGoe )，可供应用商品材料最大磁能积可达398 . 0 kJ / m , ( 50MG0e )，这种磁性材料一般被称为第三代稀土永磁材料。由于这种材料中不含有战略物资―钻，而且材料中的钦的价格远远低于衫，因而这种材料一出现就引起人们的关注。特别是在我国含钦成分的稀土永磁储量占世界总储量的80％以上，因而引起我国材料界的极大关注。目前新型永磁材料的研究仍在进行，如衫铁氮永磁材料、纳米复合稀土永磁材料等都希望有较大突破。

如上所述，永磁材料的发展和永磁电机的发展密不可分，随着永磁电机发展，永磁材料也朝着两个方向发展：一是朝着材料来源方便、工艺简单、性能适中、价格便宜、综合效果良好的铁氧体永磁材料方向发展，自20世纪70年代中期以来，以铁氧体永磁这种经济型永磁材料为第一类，人们称之为古老而又年轻的永磁材料；第二类朝着具有高磁性能的永磁材料主要是钦铁硼永磁材料方向发展，除目前可以应用的高剩余磁感应强度、高矫顽力、高最大磁能积的铰铁硼永磁材料，已用于有特殊要求的永磁电机外，一些满足一定要求的新型高居里温度、高饱和磁化强度、高内察特性的钦铁硼永磁材料，及其他新型永磁材料也不断产生。这对于我国的永磁电机行业及其他行业的发展都会产生极大的促进作用。

当然，到目前为止，稀土永磁材料仍然有一定的缺点和不足，如存在抗腐蚀性、稳定性及温度变化系数等方面需待改进的问题。但随着人们对这种材料的应用和对它认识的提高，这些问题一定会逐步解决。