提高矫顽力可以通过调整永磁体形状吗

 磁测相关知识     |      2025-06-27 14:26:40

       在永磁电机中,永磁体的矫顽力(抵抗退磁的能力)主要由材料本身的特性决定,但通过合理调整永磁体的形状,可以优化其工作时的局部磁场分布,减少退磁风险,间接 “提升” 永磁体在实际工况中的有效抗退磁能力(并非改变材料固有矫顽力,而是通过形状优化降低退磁因素)。具体方法如下:

一、优化永磁体厚度(轴向 / 径向)

1、增加厚度:

       在径向磁化的电机(如永磁同步电机)中,适当增加永磁体的径向厚度,可减少外部反向磁场(如电枢反应产生的退磁场)对永磁体内部的影响。厚度增加后,永磁体自身产生的磁场更强,抵消外部退磁场的能力增强,从而降低退磁概率,相当于 “发挥了材料固有矫顽力的潜力”。

2、避免过薄设计:

       若永磁体厚度过薄,外部退磁场容易穿透整个磁体,导致其工作点低于退磁阈值(尤其在电机启动、过载等强退磁工况下)。通过增加关键部位的厚度(如磁极中心区域),可提高抗退磁能力。

二、采用异形磁极(非矩形设计)

1、磁极边缘倒圆或削角:

       电机中永磁体的边缘和拐角处是退磁场集中的区域(“边缘效应”),容易因局部磁场过强而退磁。将磁极边缘设计为圆弧或斜角,可分散边缘的退磁磁场,降低局部退磁风险,使永磁体整体更能抵抗外部磁场的影响。

2、磁极中间凸起 / 边缘变薄:

       根据电机内部磁场分布(如气隙磁场波形),将永磁体设计为中间厚、边缘薄的形状,既能保证气隙磁场的正弦性,又能减少边缘的退磁敏感区,间接提升永磁体的有效抗退磁能力。

三、分段或拼接式永磁体

1、多段式磁极设计:

       将单个永磁体沿圆周或轴向分成多段,段与段之间保留微小间隙(非导磁材料填充)。这种设计可减少永磁体内部的涡流损耗(尤其在高频工况下),同时降低整体的退磁耦合效应 —— 某一段局部退磁时,其他段受影响较小,整体抗退磁能力更稳定。

2、拼接方向优化:

       分段永磁体的磁化方向可根据磁场分布调整(如径向与切向组合),通过改变局部磁场方向,抵消部分外部退磁场,减少对材料矫顽力的 “需求压力”。

四、调整永磁体与铁芯的配合形状

1、贴合铁芯曲面设计:

       在弧形铁芯结构中,将永磁体设计为与铁芯内圆(或外圆)完全贴合的弧形,避免因形状不匹配导致的局部气隙不均匀。气隙均匀可减少电枢反应磁场的畸变,降低永磁体局部承受的反向磁场强度,从而减少退磁风险。

2、增加永磁体与铁芯的接触面积:

       通过优化永磁体与铁芯的贴合形状(如增加接触部位的平整度或设计定位结构),确保永磁体在磁场作用下受力均匀,避免因机械应力集中导致的磁性能衰退(间接影响抗退磁能力)。

五、设计 “防退磁” 凸起或加强结构

1、在退磁敏感区增加凸起:

       针对电机中永磁体最易退磁的部位(如靠近定子齿部的区域),在该位置设计局部凸起的永磁体结构,增加此处的磁体体积和厚度,增强局部抗退磁能力。

2、边缘包裹非导磁保护结构:

       在永磁体边缘(退磁敏感区)包裹非导磁金属(如不锈钢)或复合材料,虽不改变磁体形状本身,但可通过结构强化减少边缘磁场畸变,间接辅助永磁体抵抗退磁。

       综上,通过形状调整提高的是永磁体在实际工况中的抗退磁稳定性,而非材料本身的矫顽力数值,但其在电机设计中对保障永磁体性能至关重要。