矫顽力对电机磁损耗特性的影响,主要通过改变永磁体在复杂磁场环境中的磁通稳定性、磁化状态波动程度,间接作用于电机的磁损耗(包括铁芯的磁滞损耗、涡流损耗,以及永磁体自身的涡流损耗等),具体机制如下:
一、影响铁芯的磁滞损耗
磁滞损耗是铁芯材料在交变磁场中因磁畴反复翻转(磁化 - 退磁循环)产生的能量损耗,其大小与磁场的交变幅度、频率及磁滞回线面积正相关。而永磁体的磁通稳定性直接决定了铁芯中磁场的交变程度:
高矫顽力的永磁材料抗退磁能力强,在电机运行时(如负载变化、启动或故障工况),能抵御电枢反应的反向磁场、齿槽效应的交变磁场等干扰,减少 “可逆退磁” 导致的磁通波动。例如,负载增大时,电枢反应的去磁磁场增强,高矫顽力材料的磁通密度仅微小可逆下降,铁芯中磁场变化幅度小,磁畴翻转频率和范围有限,磁滞回线面积小,磁滞损耗降低。
低矫顽力材料则易受外部磁场影响,在相同工况下会出现更明显的可逆退磁,导致永磁体磁通随负载、时间高频波动。这种波动使铁芯中磁场强度反复剧烈变化,磁畴翻转更频繁、范围更大,磁滞回线面积增大,磁滞损耗上升。
二、影响永磁体的涡流损耗
永磁体的涡流损耗源于内部的交变磁场(如电枢反应的谐波磁场、定转子齿槽的脉动磁场),这些磁场会感应涡流产生能量损耗。矫顽力通过抑制永磁体内部的磁化状态波动,影响涡流损耗大小:
高矫顽力材料的磁畴结构更稳定,抵抗外部交变磁场的能力强,磁化强度(或磁通密度)的变化幅度小。即使存在外部交变磁场,永磁体内部磁畴翻转或位移有限,磁场分布的不均匀性弱,感应的涡流强度低,涡流损耗较小。
低矫顽力材料的磁畴易受交变磁场驱动而反复翻转,导致内部磁通密度高频、大幅波动,磁场分布梯度增大,感应出更强的涡流。例如,高频运行的电机中,电枢反应的高频谐波磁场会使低矫顽力永磁体的内部磁化状态剧烈变化,涡流损耗显著增加,甚至可能因过热进一步恶化磁性能。
三、影响漏磁损耗的稳定性
漏磁损耗是未通过有效磁路(如气隙、定转子铁芯)的磁通在非工作区域(如机壳、绕组端部)产生的损耗,其大小与漏磁的强度和分布相关:
高矫顽力材料的磁通稳定性好,即使电机运行中磁路参数(如气隙因振动微小变化)波动,主磁通分布更稳定,漏磁比例不易突变,漏磁损耗相对恒定且较低。
低矫顽力材料因磁通易受干扰而波动,主磁通的 “有效磁路占比” 会随工况变化:当磁通因退磁减少时,漏磁在总磁通中的占比可能上升(尤其在磁路设计冗余不足时),导致漏磁损耗增加;而当外部磁场减弱、磁通恢复时,漏磁又可能随主磁通同步波动,进一步加剧损耗的不稳定性。
综上,高矫顽力材料通过增强永磁体的抗干扰能力,减少磁通波动和内部磁化状态变化,从而降低铁芯的磁滞损耗、永磁体的涡流损耗,并稳定漏磁损耗,尤其在负载波动大、高频运行或强电枢反应的电机中作用更显著;低矫顽力材料则可能因磁通不稳定导致磁损耗增加,甚至引发 “损耗 - 温升 - 退磁” 的恶性循环,恶化电机性能。