永磁电机磁材料的应用与迭代-德赢Vwin官网网

在低能效电机渐渐满足不了各项需求的今天，高能效电机完成对低能效电机的替代已经是大势所趋，高能效电机也就是我们熟知的无刷直流（BLDC）与永磁同步（PMSM）电机。

永磁同步电机，PMSM，全称permanent magnet synchronous motor，PMSM是高精度定速驱动的理想选择，电机控制的本质是控制转速和扭矩，PMSM就是利用磁场产生转矩。PMSM与BLDC二者最明显的区别在反电势上，我们可以将反电势理解成电机的特征码，通过确定反电势的波形和大小，可以轻而易举地区分电机类型与大小。因为BLDC与PMSM的定子绕组设计的差异，造成了两种高能效电机的反电势不同，这里就不展开了。

PMSM中的磁材料，永磁与软磁

永磁同步电机利用磁场产生转矩，那自然离不开磁材料。根据磁材料对在磁场中的反应，一般分为顺磁性、抗磁性、反铁磁性、铁磁性以及亚铁磁性。对永磁同步电机来说，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，始于强磁性材料。

强磁性材料包括了永磁材料、软磁材料以及功能性磁性材料。永磁的特性在于一经磁化，很难退磁，而软磁也容易磁化，但是磁化后容易退磁。对于永磁同步电机来说，其中用得较多就是永磁材料和软磁材料。永磁材料作为磁源，提供磁动势，就像电路中的电动势，软磁材料磁导率高，作为导磁材料，起传导磁力线的作用。

永磁材料目前的划分有三大类，金属永磁、铁氧体永磁和稀土永磁，软磁材料则有铁氧体软磁、金属粉芯、金属软磁和非晶纳米晶等。两种磁材料的最不同的特征在于矫顽力不同。矫顽力的定义为使已磁化的磁材无法向外磁路提供能量（但磁体内部仍具有一定能量）而必须施加的、与原磁化方向相反的外磁场强度，单位为Oe或A/m。简单一点理解就是矫顽力越高，材料越不容易退磁。永磁材料的目标是不断追求更高的矫顽力，强化不退磁能力，软磁则开始降低矫顽力，追求更高的磁导率。

软磁可以起到电能参数变换，提高磁性元件效率并节省空间的作用，目前作为各类电机、变压器、继电器、电感器、滤波器等元器件的磁芯应用在新能源汽车、机器人、光伏等诸多领域。

稀土永磁材料的升级与对比

永磁材料因为其优异的抗退磁能力，是制造各类电机的重要原材料。金属永磁合金是第一代永磁材料，泛指不包括稀土金属的Fe基和Co基的合金永磁体，第一代永磁材料的矫顽力大概在0.38-1.53kOe，一般应用于电气仪表等领域。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，极高的性价比让它在各类电机中有着广泛的应用。

到了稀土永磁材料，目前主要的稀土材料已经从钐钴永磁发展到烧结钕铁硼。钐钴永磁工作温度高，耐腐蚀性好，磁性能也较为优秀，但是因为其含有战略化合元素钴，因此性价比不高。烧结钕铁硼是现在最热门的稀土永磁材料，不管是磁性能、矫顽力还是磁能积。都有着远超其他材料的性能，在各类永磁电机里有着旺盛的需求。唯一的劣势在于温度稳定性比较差，需要通过添加其他元素来改善温度性能。

根据中国电子材料行业协会磁性材料分会的数据，钕铁硼稀土永磁材料在汽车工业中应用的占比最高，达到了49%。不仅是矫顽力上的差异，磁能积上的极大差异也意味着在单位磁场强度下钕铁硼体积更小，这也非常有利于节省电机空间。尤其是高性能钕铁硼磁材料（矫顽力与磁能积之和大于60），能大大减小电机体积，减轻电机质量，缩小电机能量损耗并提高整个电机系统效率。

特斯拉弃用稀土磁材仅技术路线可行

近日，特斯拉宣布下一代永磁电机将完全不使用稀土材料，在永磁同步电机领域掀起了一阵热议。

抛开整个电动汽车永磁电机成本和产业链的因素，仅从技术可行性上来说，完全弃用稀土实现无稀土永磁电机，这条技术路线其实并不新鲜，这些年一直存在，众多车企、电机厂商都在尝试去除稀土在永磁电机的使用含量甚至不用，但这么多年进展甚微。

因为事实是其他永磁材料实现的永磁电机在各项性能上均不如稀土永磁，比如铁氧体永磁电机。尤其是在汽车续航能力方面，使用磁强度更弱材料的电机需要额外消耗大量能量维持磁场强度，这势必会大大减少续航能力。从强磁材料的性能来看，稀土磁材就是目前综合性能就是远超其他永磁材料，完全弃用不可能在短时间内找到相似的最优解。

即便是在研的第四代铁氮永磁材料，也需要使用稀土，而且距离其商业化还有很长的距离。

小结

随着科技的进步，去稀土并非有一件不可能的事。但在目前全球磁材料没有突破进展的情况下，稀土磁材，尤其是高性能钕铁硼磁材，在永磁电机里的应用还没有比它性价比更高的方案。

审核编辑：李倩

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

电机

电机

+关注

关注
142

文章
9000

浏览量
145335
磁材料

磁材料

+关注

关注
0

文章
12

浏览量
6783
永磁同步

永磁同步

+关注

关注
4

文章
21

浏览量
15267

原文标题：特斯拉弃用稀土为时尚早？永磁电机磁材料的应用与迭代

文章出处：【微信号：elecfans，微信公众号：德赢Vwin官网网】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

特斯拉弃用稀土为时尚早？永磁电机磁材料的应用与迭代

德赢Vwin官网网报道（文/李宁远）在低能效电机渐渐满足不了各项需求的今天，高能效电机完成对低能效电机的替代已经是大势所趋，高能效电机也就是我们熟知的无刷直流（BLDC）与

发表于 03-09 01:09 •1871次阅读

特斯拉弃用稀土为时尚早？<b class='flag-5'>永磁电机</b><b class='flag-5'>磁</b><b class='flag-5'>材料</b>的应用与<b class='flag-5'>迭代</b>

电动车的稀土永磁电机详解

大家带来一些稀土永磁电机的知识。稀土永磁电机的发展历史早在19世纪20年代就出现了世界上第一台电机，而这台电机的转子部分就是永磁体，用来产生

发表于 10-17 10:06

怎么去判断永磁电机失磁了

是惊人的，而部分退磁后电机的电流会持续增加，能耗上升，使得用户用电成本上升，同时存在电机随时"罢工"的可能性。永磁电机一旦失磁，基本上只能选择更换电

发表于 01-22 06:47

每周一品 · 永磁电机中的磁性材料精选资料分享

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，是很好的节能电机

发表于 08-30 06:20

浅谈永磁电机的磁链测量方法

永磁电机 磁链测量方法（反电势法）需要让永磁电机匀速旋转（维持一个电周期的匀速就好了）。取永磁电机旋转时的反电动势转速这两个的单位非常重要，按实际测量的话，反电动势一般是线电压，取它

发表于 08-31 06:14

如何保持永磁电机正常工作？

　　永磁电机一旦失磁，基本上只能选择更换电机，维修的成本又是一大笔，怎么去判断永磁电机失磁了呢，我们接着往下看。　　机器在开始运行时电流正常

发表于 03-23 15:05

永磁电机省电吗_永磁电机省电的原因是什么

本文首先介绍了永磁电机的结构与工作原理，其次阐述了永磁电机的优点，最后介绍了永磁电机省电吗？永磁电机省电的原因是什么以及永磁电机的发展趋势，

发表于 05-23 09:00 •3.7w次阅读

如何判断永磁电机是否失磁？如何能保持永磁电机不失磁

永磁电机一旦失磁，基本上只能选择更换电机，维修的成本又是一大笔，怎么去判断永磁电机失磁了呢，我们接着往下看。

发表于 08-31 11:56 •1.5w次阅读

如何判断永磁电机是否失磁，电机退磁原因有哪些

　　近年来，永磁变频螺杆空压机由于其高效、节能、压力稳定等特点受到越来越多客户的信赖。但市面上永磁电机生产企业参差不齐，如果选择不当，就有可能导致永磁电机失磁的风险，而

发表于 11-23 09:36 •7443次阅读

永磁电机的基本定义及用途

永磁电机是以永磁材料为励磁材料，由永磁体产生的磁阻转矩来驱动

发表于 03-03 11:32 •1.5w次阅读

永磁电机的优缺点

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，是很好的节能电机，

发表于 03-10 15:54 •1.4w次阅读

永磁电机磁瓦类型及充磁方法有哪些？

永磁电机磁瓦类型及充磁方式钕铁硼永磁材料自问世以来，凭借自身优势被广泛应用于电机设计之中。我们都知道永磁

发表于 06-15 15:24 •2091次阅读

永磁电机的优缺点 永磁电机和普通电机区别

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，是很好的节能电机，

发表于 07-24 11:32 •5357次阅读

磁通，永磁电机中的能量纽带

某个截面的磁力线条数，是衡量电机内部磁场分布和强度的重要参数。在电机中，永磁磁通是由永磁体产生的。永磁

发表于 10-31 09:05 •186次阅读

关于永磁材料与永磁电机，你了解多少？

体产生励磁磁场的永磁电机诞生。当时永磁材料为磁能密度低的天然磁铁矿石（Fe3O4），制成的电机体积庞大，很快就被电励

发表于 11-14 08:53 •174次阅读