目前主流永磁無刷電機大多是將磁瓦采用表貼式或內嵌式拼接成環(huán)型磁路。但拼接磁環(huán)存在磁瓦加工精度要求高、裝配難度大、磁極過渡平穩(wěn)性差、電機噪聲嚴重等缺點,并且該結構需要軟磁材料的框架結構固定磁瓦,磁通損失明顯,極大的影響電機功率因數和效率。輻射磁環(huán)是一類特殊取向的圓環(huán)狀永磁體,在磁環(huán)圓周沿徑向充磁,替代拼接式磁環(huán)可以廣泛應用在伺服電機、磁傳動、磁性軸承和傳感器等領域。
輻射磁環(huán)的主要優(yōu)點包括:
1、輻射環(huán)為整體式磁環(huán),尺寸精度更好控制,裝配過程更簡化;
2、表場呈正弦波形,分布均勻,磁極間過渡區(qū)小,因此電機運行穩(wěn)定、噪音低;
3、充磁方式及磁場分布多樣,可單極輻射、多極直充和多極斜充磁化,磁路設計更加靈活。
輻射磁環(huán)根據取向方式可分為磁場取向和壓力取向磁環(huán),其中燒結或粘接磁環(huán)多為磁場取向,熱壓/熱變形磁環(huán)多為壓力取向。根據材質可分為:鐵氧體永磁環(huán)、稀土永磁環(huán)以及其它永磁環(huán),其中稀土永磁環(huán)主要包括釤鈷永磁環(huán)和釹鐵硼永磁環(huán),磁性能最高的為燒結或熱壓/熱變形釹鐵硼磁環(huán)。按照形狀區(qū)分,內外徑比小于0.7的為厚壁環(huán),內外徑比大于0.9的為薄壁環(huán)。
由于粘接工藝較為成熟,且價格低廉,粘接釹鐵硼輻射環(huán)產量占比最大。但粘接磁環(huán)密度和性能較低,高端應用場景有限。而高性能的燒結和熱壓/熱變形釹鐵硼輻射磁環(huán),由于釹鐵硼晶粒易磁化軸與難磁化軸方向的收縮比和熱膨脹系數存在較大差異,因此在制備、充磁和裝配過程極易碎裂,成品率低,價格普遍較高。日本較早的開展了輻射環(huán)設備和工藝的開發(fā),其設備精度和穩(wěn)定性,以及產品的牌號均具有較大優(yōu)勢。國內輻射環(huán)的研究起步較晚,但目前已有很多企業(yè)及科研院所已能穩(wěn)定供應多種尺寸和牌號的輻射環(huán)產品。
關于輻射環(huán)的尺寸,通常來說:
1、粘接輻射環(huán)受尺寸限制較小;
2、熱壓輻射環(huán)多為薄壁磁環(huán),直徑多在30mm以下,壁厚3mm以下;
3、燒結輻射環(huán)最大可制備外徑大于200mm,壁厚超過5mm,高度小于50mm的產品,但受合格率和成本限制,市場上多為外徑100mm以下的小口徑磁環(huán)。