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常規(guī)永磁電機(jī)所用的材料，例如永磁體、電磁線和絕緣材料等，在高溫、低溫等惡劣環(huán)境下使用時會出現(xiàn)性能下降、失效、可靠性降低等問題。另一方面，高溫環(huán)境下永磁電機(jī)材料的特性變化規(guī)律復(fù)雜，在溫度范圍近 300℃時，硅鋼片的特性變化明顯，電磁線導(dǎo)電特性變化近3 倍，釤鈷永磁材料特性變化30% ，流體黏度特性變化可能達(dá)到10 倍以上，絕緣材料的導(dǎo)電特性與介電強(qiáng)度特性發(fā)生變化。
耐高溫永磁電機(jī)常采用釤鈷永磁材料，釤鈷Sm2Co17永磁材料工作溫度高達(dá)350℃。當(dāng)工作溫度更高時，考慮采用鋁鎳鈷材料，MAX使用溫度可達(dá)520℃，溫度系數(shù)為－0. 2% /℃，但其矯頑力低，通常小于160kA /m，在磁路設(shè)計(jì)時必須校核其去磁工作點(diǎn)。目前已研制出的新型稀土永磁材料，如釹鐵氮、釤鐵氮等，其磁粉的MAX磁能積可達(dá) 40MGOe，接近釹鐵硼磁粉的 3 倍，而原材料成本是釹鐵硼磁粉的1 /3，但尚處于實(shí)驗(yàn)室研制階段。 硅鋼片的磁化曲線和損耗特性曲線對電機(jī)的損耗計(jì)算、過載能力計(jì)算等非常關(guān)鍵; 硅鋼片疊片膠粘劑的熱穩(wěn)定性對永磁電機(jī)在高溫、高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的安全和穩(wěn)定性有著直接的影響。日本學(xué)者Takahashi 等利用具有 700 個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)模型分析了具有單匝線圈的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中定子線圈股線中的溫度分布 ; 分析高溫膨脹引起的機(jī)械應(yīng)力對硅鋼片磁特性的影響，結(jié)果表明，隨著壓應(yīng)力的增大，硅鋼片的磁導(dǎo)率明顯下降，比總損耗顯著升高。絕緣材料的絕緣性能影響永磁電機(jī)的安全運(yùn)行、可靠性和壽命。 永磁電機(jī)電磁線絕緣、電機(jī)槽絕緣,MAX耐溫可達(dá)400℃。若電機(jī)產(chǎn)生的熱量使溫度超過了500℃，可以采用陶瓷絕緣。 高溫環(huán)境下電子器件的特性不但發(fā)生明顯變化，還會出現(xiàn)熱噪聲等特殊現(xiàn)象，例如: 模擬器件的參數(shù)和線性度變化范圍大; 數(shù)字電路抗干擾性變差，出現(xiàn)熱噪聲等特殊現(xiàn)象; 功率器件的輸出特性發(fā)生變化，電容電阻的參數(shù)漂移明顯。 發(fā)達(dá)研制出耐惡劣環(huán)境的電子器件，然而因技術(shù)保密，可供查詢的文獻(xiàn)極少。由于材料特性和器件特性是電機(jī)與驅(qū)動控制電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在高溫、低溫等惡劣環(huán)境下，電機(jī)材料與電子器件特性的變化規(guī)律的獲取和模型的建立是耐高溫永磁電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)難題。 |
