高电阻率稀土永磁材料研究进展

郑立允,房 刊,李 卫

(1.钢铁研究总院功能材料研究所,北京 100081)(2.河北工程大学材料科学与工程学院，河北 邯郸 056038)

1 前 言

稀土永磁材料是现代技术和国防尖端技术的关键组成部分，广泛用于日新月异的信息技术、生物医学诊疗设备、航空航天装备、新型能源设备、先进轨道交通装备、高档数控机床和机器人等，尤其是牵引电机和发动机等旋转电力设备[1]。稀土永磁材料的缺点是具有相当高的电导率[2]，导致其服役过程中由于槽纹波、逆变器等产生较大的涡流损耗。在钕铁硼磁体中如果存在较大的涡流损耗，磁体的温度就会升高，甚至引起热退磁[3]。

在早期小功率永磁同步电动机的设计中，转子温升问题一直没有引起足够的重视。实际工作过程中，定子绕组齿槽效应、非正弦绕组磁动势和在绕组中谐波电流产生的谐波磁动势均会引起转子永磁体、转子轭和粘在永磁体上的金属壳的涡流损耗。一般而言，与定子的铜损和铁损相比，转子涡流损耗很小。因此，关于转子涡流损耗对转子永磁体的影响研究甚少。随着电机功率、速度和永磁体体积的增加以及散热条件的日益恶化[4-6]，永磁体中存在的涡流将引起较高的温度上升，对于极端情况，这将导致永磁体失磁，电机性能降低。

涡流损耗是由磁性材料(如金属、合金等)在一个时变磁场中产生的涡流引起的功率耗散。众所周知，涡流受电流流动的材料电阻率的影响。任何材料的电阻率与其横截面积成反比，例如，一个半径为r0的长圆柱体铁磁性材料，其磁化方向平行于长轴方向，根据法拉第电磁感应定律，可以通过式(1)得到单位体积的功率损耗p：