放电等离子烧结纳米晶NdFeB合金的组织特征和磁性能

通过对快淬NdFeB粉末进行放电等离子烧结(SPS),制备出各向同性NdFeB永磁材料,研究了烧结工艺对磁体组织形貌和性能的影响.结果表明,SPS烧结产生的颗粒放电导致粉末边界区域晶粒长大,形成了边界粗晶区,而粉末内部仍保持了快淬粉末的细晶结构.烧结温度和压力对晶粒尺寸有较大的影响,从而影响烧结磁体的磁性能.较低的烧结温度和高的烧结压力既可以获得高致密磁体,也可以有效减小粗晶区的尺寸,从而提高材料综合磁性能.     

合金铸片制粉工艺对烧结NdFeB材料性能的影响

对片铸工艺制备的同批次NdFeB合金铸片分别采用传统工艺(磨机破碎+气流磨)和新工艺(氢爆碎+气流磨)制粉,并将两种料粉分别通过磁场取向成型、真空烧结及热处理制成烧结NdFeB磁体。对比分析了两种制粉工艺制备的烧结NdFeB材料的显微结构和磁性能。结果表明,采用氢爆碎与气流磨结合的制粉制备的磁性能更高。     

稀土永磁电机开发的新进展

本文着重介绍用MAGFINE磁环制备的几款电机,并将其和原来采用烧结铁氧体磁瓦或烧结NdFeB磁体的电机性能、效果进行了综合比较。     

氢爆碎(HD)工艺对Nd-Fe-B 磁体的制备、微结构和磁性能的影响

选用40HP和40SHP牌号合金铸锭分别采用氢爆碎和传统制粉工艺制备了烧结磁体,研究了氢爆碎工艺及烧结温度对磁体的微观组织和磁性能的影响.结果表明,HD工艺能明显提高NdFeB磁体的磁性能.     

各向异性粘结磁体的开发及在永磁电机中的应用(一)

永磁电机的关键是磁体,电机的设计和性能随所使用的磁体而变化,目前绝大多数的永磁电机使用烧结铁氧体,用高性能烧结NdFeB磁体的仅占高端电机的一部分,主要原因是铁氧体和NdFeB两者间的价格差距太大。2003年日本爱知制钢向市场推出各向异性NdFeB磁粉制备的粘结磁体——MAGFINE,并配套地开发了批量生产辐射取向磁环的成型压机,专门开发了丰田汽车用的几种款式的电机,特别是用在最新的混合动力型汽车上,电机工作稳定,性能良好,人们最担心的工作温度稳定性问题也已解决。总之,此项工作的进展,在电机领域引起不小的轰动。首先介绍各向异性磁粉、粘结磁体的性能和工艺,然后着重介绍用MAGFINE磁环制备的几款电机,并将其与原来采用烧结铁氧体磁瓦或烧结NdFeB磁体的电机性能进行比较。     

烧结NdFeB磁体的应用

烧结NdFeB磁体问世于1983年,当时正值电子计算机、办公自动化、家电产品普及和微型化的关键时刻,迫切需要强力磁体,使各类永磁电机在缩小体积与重量的同时,其输出力矩还进一步提高.刚问世的烧结NdFeB磁体因其优异的磁性能,正好用到了"刀刃"上.这一点从NdFeB磁体在发达国家用量的迅速增长,尤其是其用途的特性即可明显看出.日本是计算机、家用电器生产大国,烧结NdFeB磁体在日本的用途分布堪称发达国家的典型.NdFeB磁体在日本的应用多种多样,主要用于电子、计算机、医疗等高新技术领域,其中以计算机硬盘存储器(HDD)读写头致动器用的VCM、核共振成像仪(MRI)以及各类电动机/发电机三个用途为主,此外NdFeB磁体还广泛用于通讯和音响器件中.     

高性能烧结NdFeB磁体的研发与产业化

报道了中北通磁公司在全国产化设备的生产线上,应用真空熔炼速凝片铸工艺与氢爆碎、气流磨、低氧工艺相结合的方法生产高性能烧结NdFeB永磁材料,讨论了工艺技术对磁体的微结构和磁性能的影响.采用合理的成分与先进的工艺技术,批量生产高性能的烧结NdFeB磁体,综合指标达到Hcj/79.6 kA·m-1 (BH)m/ 7.96kJ·m-3=63～65.     

氢在NdFeB磁体制造中的应用

综述了氢在NdFeB制造中应用的进展,氢应用的基础是稀土过渡金属间化合物可逆吸氢以及吸氢引起的晶格膨胀和畸变,氢爆（HD）工艺是破碎用于制造烧结磁体的NdFeB合金的有效手段,尤其适合片状铸造（strip casting）NdFeB合金的破碎。HDDR各向异性NdFeB中磁各向异性形成机理尚无定论,HDDR各向异性NdFeB的成分、工艺及其粘结磁体成型得到深入研究,正走向实用化。     

N44SH高性能烧结NdFeB永磁材料的开发

介绍了N44SH高性能烧结NdFeB磁体的工艺技术.采用先进的双合金工艺、片铸(SC)工艺、氢爆(HD) 气流磨(JM)制粉技术,结合密封式高磁场取向成型技术和防氧化措施.先进的工艺有助于获得理想的微观结构,从而得到良好的磁性能.制备出Br=1.342T,Hcb=1037kA/m,Hcj=1653kA/m,(BH)max=348kJ/m3的高综合磁性能烧结NdFeB磁体.     

NdFeB粘结磁体的开发

本文首先讨论NdFeB磁粉不同于Sm-Co类磁粉的特点及其原因,然后介绍NdFeB磁粉的特殊制作工艺,以及粘结NdFeB磁体的制备和性能;除各向同性磁体外,也涉及各向异性高性能粘结磁粉的制备。最后着重分析NdFeB粘结磁体的市场发展趋势。     

Performance Assessment of High-speed Flux-switching Permanent Magnet Machine Using Ferrite and Rare Earth Permanent Magnet Materials

This article presents the investigation and comparison of the capabilities and characteristics of high-speed flux-switching permanent magnet machines using ferrite and rare earth permanent magnet materials. Special design considerations for ferrite flux-switching permanent magnet machines under high-speed operation are proposed. Two ferrite and one NdFeB flux-switching permanent magnet machines, rated at 10 kW and 15 krpm, were designed for performance assessment. Various machine performances, including torque characteristics and loss distribution, are compared. In addition, the risk of partial demagnetization and the performance degradation due to partial demagnetization are also investigated. This research reveals several promising characteristics of the ferrite flux-switching permanent magnet machine, such as lower total loss, negligible magnet eddy current loss, and better cooling potential. The results also show the possibility of designing a high torque density ferrite flux-switching permanent magnet machine, which is comparable to the NdFeB flux-switching permanent magnet machine, taking advantage of the flux concentrating effect.     

高性能烧结钕铁硼磁体的研究与开发(一)

介绍了烧结钕铁硼磁体的研究与生产现状、钕铁硼永磁合金的有关理论、烧结钕铁硼磁体的先进生产工艺,重点分析了片铸(SC)、气流磨、橡皮模等静压等工艺的参数对烧结钕铁硼磁体微结构和磁性能的影响.采用合理成分和先进生产工艺,工业化批量生产的高磁能积磁体的磁性能达到:Gch=1148kA/m(14.43kOe),(BH)max=408kJ/m3(51.3MGOe),高矫顽力磁体的室温磁性能达到:Hci=2035 kA/m(25.57kOe),(BH)max=320kJ/m3(39.9MGOe).     

混合动力汽车ISG用混合永磁同步电机转子研究

设计了一款混合动力汽车集成式起动发电机(ISG),用钕铁硼和铁氧体混合永磁的永磁同步电机(PMSM)。分析了两种永磁体的结构参数对电机磁路的影响规律,推导了钕铁硼和铁氧体并联磁路的约束条件;以铁氧体的不可逆退磁量和电机的基本性能为优化目标,通过场-路结合的方法,确定了钕铁硼和铁氧体的结构参数;并与传统的钕铁硼PMSM在电机性能和永磁体成本等方面进行了比较分析。研究结果表明,所提出的ISG混合永磁电机能有效地减少永磁体材料成本和铁氧体退磁风险,电机性能达到了设计要求。     

钕铁硼永磁材料在过热失磁条件下的磁滞损耗测试与分析

以钕铁硼为代表的稀土类永磁材料因其磁性能好、价格低、力学性能好等特点广泛应用于永磁电机,电机中的谐波磁场又会使永磁体产生损耗,严重时会导致永磁体过热失磁,影响到电机的稳定运行。通过设计的永磁综合磁特性测试装置定量施加交流磁场,发现在低频下,饱和充磁的钕铁硼会出现明显的磁滞现象。对钕铁硼材料在过热失磁条件下进行了磁滞损耗的定量测试与磁特性分析,发现过热失磁的钕铁硼会产生明显的磁滞损耗。测试结果表明：永磁体在高温状态下长时间运行时会逐渐失去磁性,永磁体的磁滞损耗会逐渐增加,甚至在一定条件下磁滞损耗会高于涡流损耗。这说明永磁体的磁滞损耗会加速永磁体的失效,而且在某些情况下是失磁的主要原因。     

高性能内置式铁氧体永磁电动机特性研究

本文阐述了一种高性能的内置式铁氧体永磁(IPM)电动机,其转子磁极结构由4块形状、尺寸相同的铁氧体磁体组成,通过对磁体尺寸及配置结构的优化设计,该电机非常便于安装和批量化生产。采用数学软件分析方法,对两者的效率和磁特性进行分析比较,它们性能基本一致,但价格仅为稀土永磁钕铁硼磁体的1/4~1/3,该电机以其优越的性价比,有望获得广泛应用。     

钕铁硼永磁材料在过热失磁条件下的磁滞损耗测试与分析

以钕铁硼为代表的稀土类永磁材料因其磁性能好、价格低、力学性能好等特点广泛应用于永磁电机,电机中的谐波磁场又会使永磁体产生损耗,严重时会导致永磁体过热失磁,影响到电机的稳定运行。通过设计的永磁综合磁特性测试装置定量施加交流磁场,发现在低频下,饱和充磁的钕铁硼会出现明显的磁滞现象。对钕铁硼材料在过热失磁条件下进行了磁滞损耗的定量测试与磁特性分析,发现过热失磁的钕铁硼会产生明显的磁滞损耗。测试结果表明：永磁体在高温状态下长时间运行时会逐渐失去磁性,永磁体的磁滞损耗会逐渐增加,甚至在一定条件下磁滞损耗会高于涡流损耗。这说明永磁体的磁滞损耗会加速永磁体的失效,而且在某些情况下是失磁的主要原因。     

新技术、新设备在NdFeB稀土磁体生产中的应用之四——烧结工艺

针对NdFeB磁体的特点，根据相关技术需求，中国已开发出一整套有自已特色的生产设备，能有效生产高档磁体。前文分别介绍了NdFeB磁性合金的制备新工艺--速凝铸片（SC）制备工艺和设备、氢爆碎及气流磨（HD＋JM）制粉以及磁场取向成形工艺与设备，本文是系列文章的第四篇，侧重介绍烧结工艺的理论基础。