稀土永磁材料的性能与结构 32页PPT文档
稀土永磁铁及稀土永磁体
稀土永磁铁及稀土永磁体英文回答：Rare earth permanent magnets, also known as rare earth magnets, are a type of permanent magnet that is made from alloys of rare earth elements. These magnets have a strong magnetic field and are widely used in various applications such as motors, generators, and magnetic resonance imaging (MRI) machines. The most commonly used rare earth elements for making permanent magnets are neodymium (Nd), samarium (Sm), and dysprosium (Dy). These elements have unique magnetic properties that make them ideal for creating strong and efficient magnets.One of the main advantages of rare earth permanent magnets is their high magnetic strength. They can generate magnetic fields that are several times stronger than traditional magnets made from materials like iron or ferrite. This high magnetic strength allows for smaller and lighter designs in many applications. For example, in theautomotive industry, rare earth magnets are used inelectric motors to provide high torque and power density, which leads to improved performance and efficiency ofelectric vehicles.Another advantage of rare earth permanent magnets is their excellent temperature stability. These magnets can maintain their magnetic properties even at high temperatures, which is important for applications that involve high temperatures, such as aerospace and military applications. For instance, rare earth magnets are used in aircraft engines to provide reliable and efficient power generation.Furthermore, rare earth permanent magnets have a high resistance to demagnetization. This means that they can retain their magnetic properties over a long period of time, even when exposed to external magnetic fields. This makes them suitable for applications where magnet stability is crucial, such as in magnetic levitation trains or magnetic resonance imaging (MRI) machines.Despite their numerous advantages, rare earth permanent magnets also have some limitations. One of the main challenges is their vulnerability to corrosion. Rare earth elements are highly reactive and can easily oxidize when exposed to air or moisture. To overcome this issue, the magnets are often coated with protective layers or encapsulated in non-reactive materials. Additionally, the extraction and processing of rare earth elements can have negative environmental impacts, as they are often found in low concentrations and require extensive mining andrefining processes.中文回答：稀土永磁铁，也被称为稀土磁铁，是一种由稀土元素合金制成的永磁体。
稀土永磁电机介绍课件
工业自动化
稀土永磁电机在工业自动化领 域的应用包括数控机床、包装
机械、印刷机械等。
风电和太阳能发电
稀土永磁电机在风电和太阳能 发电领域的应用包括发电机组
、增速器等。
家用电器
稀土永磁电机在家用电器领域 的应用包括空调、冰箱、洗衣
机等。
02
稀土永磁电机的技术解析
电机结构
01
02
03
电机类型
工作原理
稀土永磁电机的基本工作原理基于法 拉第电磁感应定律和安培电磁力定律 ，通过磁场对通电导体产生力的作用 ，实现电机的旋转运动。
特点与优势
高效节能
结构简单
稀土永磁电机的磁场由永磁体产生，能量 转换效率高，运行电流小，因此具有高效 节能的特点。
稀土永磁电机的结构相对简单，体积小， 重量轻，安装和维护方便。
稀土永磁电机介绍课件
目 录
• 稀土永磁电机概述 • 稀土永磁电机的技术解析 • 稀土永磁电机的市场现状与发展趋势 • 稀土永磁电机的应用案例 • 稀土永磁电机的未来展望
01
稀土永磁电机概述
定义与工作原理
定义
稀土永磁电机是一种利用稀土永磁材 料产生磁场，通过磁场实现电能和机 械能相互转换的电机。
对环境与可持续发展的影响
节能减排
稀土永磁电机的高效性能有助于减少能源消耗和 碳排放，推动节能减排和绿色发展。
资源循环利用
加强稀土永磁电机废旧设备的回收和再利用，推 动资源的循环利用，降低对环境的影响。
政策支持与引导
政府应加大对稀土永磁电机产业的支持力度，制 定相关政策和标准，推动产业的可持续发展。
磁场调节
通过调节励磁电流或改变 永磁体排列来调节磁场强 度。
稀土永磁材料(1)概要
特性
• 随着计算机、通讯等产业的发展，稀土永磁特别
是Nd-FeB永磁产业得到了飞速发展。 稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的 一种永磁材料，它比九十世纪使用的磁钢的磁性 能高100多倍，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多， 比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。由于稀土 永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化 发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器 件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起 全国的极大重视，发展极为迅速。我国研制生产 的各种稀土永磁材材料的性能已接近或达到国际 先进水平。
件、磁力设备以及生化功能等。例如：话筒、霍尔元件、选矿机、磁疗 etc.
2018/11/27
稀土永磁材料
稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属（如钴、 铁等）组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充 磁后制得的一种磁性材料。稀土永磁材料已在机械、电子、 仪表和医疗等领域获得了广泛应用。
中文名 稀土永磁材料 含有 钐、钕混合稀土金属 烧结方法 粉末冶金法 特点 磁性能高
分类
• 现分为第一代（RECo5）、第二代
（RE2TM17）和第三代稀土永磁材料 （NdFeB）。新的稀土过渡金属系和稀土 铁氮系永磁合金材料正在开发研制中，有 可能成为新一代稀土永磁合金。
应用
• 稀土永磁材料一成为电子技术通讯中的重要材料，用在人造卫星，雷
达的方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、 电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。稀土永磁应用一渗透到汽 车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、 移动电话等方面。在医疗方面，运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”， 使得疗效大为提高，从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。在应用稀 土的各个领域中，稀土永磁材料是发展速度最快的一个。它不仅给稀 土产业的发展带来了巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远 的影响。 • 《中国稀土永磁材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》[1] 分析 认为，随着科技的进步，稀土永磁材料不仅应用计算机、汽车、仪器、 仪表、家用电器、石油化工、医疗保健、航空航天等行业中的各种微 特电机，以及核磁共振设备、电器件、磁分离设备、磁力机械、磁疗 器械等需产生强间隙磁场的元器件中，而且风力发电、新能源汽车、 变频家电、节能电梯、节能石油抽油机等新兴领域对高端稀土永磁材 料的需求日益增长，应用市场空间巨大。
稀土永磁电机简介演示稿连云港港口集团.pptx
传送带用稀土永磁直驱电机综合节能
•以500kW电机为例 •按每天12小时在线运行 •按全年工作180天 •每度电以1元计算 •节电率按20%计算
低速直驱稀土永磁电机应用于传送带对比传统设备， 年节电费用： 500kW × 12小时× 180天×20%=21.6万元
（实际工况，稀土永磁电机可降低一个功率容量运行）
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稀土永磁电机节能与系统节能
• 高效、超高效、超超高效电机； 以15kW电机为例： 高效电机 超高效电机 超超高效电机 稀土永磁电机
η=90.9 η=92.3 η=94.1 η=93.03
• 电机节能、系统节能、装备更新换代；
电机节能平均在3~5% （电压不波动条件下） 系统节能平均在20~40%
6000元
3、核电
10000元
4、太阳能
30000元
5、风力发电
6000元
稀土永磁电机每节省1千瓦，投入仅为1000元（以油田垂
直提拉抽油机计算）。
我国国民经济的发展是以过度消耗能源来获得的，单位产
值能源消耗量是国外发达国家的1.4倍，能源浪费十分严重。
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稀土永磁电机产业化应用优势条件
N
F
F
S
1.铁氧体磁能积3.5-4.5 2.钕铁硼磁能积30-50
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稀土永磁电机国内外应用现状
以美国、欧洲、日本为代表的发达国家，稀土 永磁电机的应用主要集中在航空航天、舰船、军 工装备、信息产业、家电、医疗器械及工业控制 产品。
我国稀土永磁电机应用多集中在工业控制、风 力发电、电动自行车、电梯曳引机、军工装备， 航空航天也有应用。国内稀土永磁电机规模化应 用多集中在产品节能增效方面。
稀土永磁无刷直流电动机PPT课件
4. 其它的位置传感器
• 除了以上三种位置传感器外，还有正、余弦旋转 变压器和光电编码器等其他位置传感元件，但成 本高、体积大、线路复杂，较少采用。
• 由于位置检测器有机械安装、维护及运行可靠性 等问题，近期来出现了无位置检测器的运行控制 方式。它利用电机定子绕组反电势作为转子磁极 的位置信号。
机械特性
n
U 2U Ce
2ra CeCT 2
Tem (r
/
min)
特性曲线如图3－15
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5-2 永磁无刷直流电动机的控制
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• 永磁无刷直流电动机具有有刷直流电动机那样优良的调速性能，却没有 电刷和换向器，这主要是它用转子位置检测器替代了电刷，用电子换向 电路(逆变器)替代了机械式换向器之故。因此永磁无刷直流电机的电子 控制系统是这种电机不可缺少的必要组成部分，否则不能运行，这是有 别于其他调速电机之处。
(5-1)
式中 BM —— 气隙磁密基波幅值
θ —— 沿气隙圆周度量的空间角度
▪ 忽略电枢反应对气隙磁场B的 影BM响s，in由于永磁体导磁率低，这对面贴式转子
结构特别合适； ▪ 各相绕组结构对称，主电路各单元完全一致。
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• 分析表明，当转子磁极轴线从某转相矩电枢特绕性组轴线转过 30度的位置时导通该相绕组，由于自此位置开始的
• 用于给电机定子各相绕控组制在器一(定功的率时电刻子通开以一关定) 时间长短的恒定直流电流，
以便与转子永磁磁场相互作用产生持续不断的恒定转矩。 • 一般采用 GTR、MOSFET，较大容量电机采用 IGBT或IPM模块。 • 功率电子开关可以是半桥式，但多为三相桥式结构，与三相直－交逆变器
第5章永磁材料PPT课件
5.5.1 稀土永磁材料概述
稀土系永磁材料是稀土元素RE（Sm，Nd，Pr等）与过渡 金属TM（Co，Fe等）所形成的一类高性能永磁材料。
稀土元素未满电子壳层为4f，由于受到5s，5p，6s电子 层的屏蔽，其轨道磁矩未被“冻结”，因而原子磁矩大。自 旋磁矩与轨道磁矩间的耦合作用很强，因此K和S很大，合金 矫顽力高，但稀土原子间4f-4f电子云交换作用较弱，交换积 分常数A较小，故合金居里温度低，很难实际应用。
Alnico5
0
Alnico5DG SmCo5
Mn-Al YCo5
FeCrCo MnAlC
1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
年份
10
0 2000
23
5.5.2 钴基稀土永磁材料
24
1:5型SmCo5永磁体
RCo5合金具有六角结构。它由两种不同的原子层所组 成，一层是呈六角形排列的钴原子，另一层由稀土原子 和钴原子以1:2的比例排列而成。晶格常数a＝5.004Å， c＝3.971Å。c轴是易磁化轴。
型
压 缩 成 型
烧 成
工 、 检 查
16
永磁铁氧体的应用
永磁铁氧体的应用领域和用量大致为：
电机（小型电动机等） ~ 50％
电声（扬声器等）
~ 20％
测量与控制器件（磁控管等）~ 20％
其余（磁辊等）
~ 10％
随着国内外汽车、家用电器、电动工具、仪器仪表等 工业的快速发展，永磁铁氧体的用量还将持续增加
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
铷37 锶38 钇39 锆40 铌41 钼42 锝43 钌44 铑45 钯46 银47 镉48 铟49 锡50 锑51 碲52 碘53 氙54 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
稀土永磁行业分析PPT文档共18页
END
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
稀土永磁行业分析
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作
稀土材料作业.ppt
2.1.2 稀土磁性材料
1、稀土永磁材料 稀土永磁材料到如今已发展到第三代：第一代为
1：5型稀土～钴磁体：SmCo5；第二代为2：17型 稀土～钴磁体 Sm2Co17及延伸产品；第三代为稀土 铁系永磁体Nd2Fe14B。稀土铁氮(RE-Fe-N系)永磁 体，第四代正在研发之中。被誉为是“超级磁体”
• 主要作用有4个方面：
1）提高催化剂载体的性能 2）提高催化剂的活性 3) 提高催化剂的储氧能力 4）提高催化剂的抗毒能力 5）稀土可提高氧传感器的性能
2.5 稀土防腐材料
稀土铝镁合金是一种可以复合在碳钢结构表面的 高强耐腐蚀材料，可以在海水及相似环境中应用，适 用于水工钢结构长效防腐。
2.6 稀土超导材料
稀土元素又称稀土金属。稀土金属已 广泛应用于电子、石油化工、冶金、机 械、能源、轻工、环境保护、农业等领 域。
➢ 3、稀土的美称
常被冠以“工业味精” 的美誉； 誉为新材料的“宝库”； 被誉为2l世纪新材料的“宠儿”； 被誉为“优异的多功能添加剂”； 以及“工业维生素”；
二、稀土材料的分类
1、稀土分类的原理 稀土的特异性能来源于稀土元素具有
2、稀土分类
目前，稀土功能材料主要包括：稀土发 光材料、稀土永磁材料，稀土储氢材料、 稀土催化剂材料、稀土陶瓷材料、稀土超 导材料、稀土原子能材料等。
三、稀土材料的应用
1、传统领域中的稀土材料
1．1 稀土在农轻工中的应用 稀在纺织业中，铈组元素(Eu以前的镧系
元素)的氯化物或醋酸盐可提高纺织品的 耐水性，并使织物具有防腐、防蛀、防酸 等性能。
放氢的材料，在已开发的一系列贮氢材料中， 稀土系贮氢材料性能最佳，稀土贮氢材料一般 是含有稀土金属元素的合金或金属问化合物
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况且，铁磁性金属原子与稀土原子都存在耦合磁 矩，根据RKKY理论可知，过渡金属与稀土原子 之间存在着特殊的间接交换作用，使3d电子自旋 与稀土金属原子磁矩平行排列，形成铁磁性耦合 现象，而产生自发磁化。在稀土合金化合物中， 稀土金属原子与磁性原子的磁短构成铁磁性耦合， 产生较高的饱和磁化强度。因此，将3d过渡族元 素的强磁性(高Ms及Tc)和稀土元素的高各向异性 结合，通过适当工艺，就可获得具有高磁能积、 高矫顽力、高剩磁和居里温度也高的磁性能优异 的稀土水磁材料。
2．钕铁硼(Nd－Fe－B)合金 的晶体结构
以Nd2Fe14B为代表的稀土铁硼永磁合金的磁 性相晶体结构如图7—6所示。它是四方晶系，空 间群为P42／mnm。一个晶胞由4个Nd2Fe14B分 子组成，含有68个原子，分布在9个晶位上。Nd 原子占两个品位(4f、4g)，Fe原子占六个晶位 (16K1、16K2、8J1、 8J2 、4e、4c)，B原于占一 个晶位(4g)。通过中子衍射确定了Nd2Fe14B在室 温下的磁结构，磁矩排列是铁磁性的，Nd与Fe的 磁矩均与晶胞c轴平行，因此Nd2Fe14B具有较高 的饱和磁化强度和磁晶各向异性场。
稀土水滋材料之所以具有上述那么多优异
性能而成当今人们公认的磁性能最好的永磁材 料，这可由它们的主要组成原子的磁性质来 说明。稀土永磁材料是以稀土合金化合物为 基体，如稀土－铁系合金是由4f稀土族元素和 3d过渡族元素组成的金属间化合物。稀土金 属原子的顺磁磁化率高、各向异性场强高，但 原子交换作用弱，居里温度也低；而3d过渡族 金属原子的原子交换强、饱和磁化强度高，居 里温度也高，但各向异性，稀土永磁材料已有两大类、三代产品。 第一大类是稀土—钴合金系(即RE—Co永磁)，它 又包括两代产品。1966年K.Strm等人发现RECo5 型合金具有极高的磁各向异性常数，导致第一代 稀土永磁1:5型SmCo合金，即SmCo5(磁能积典型 值为200kJ／m3的诞生。从此开始了稀土永磁材 料的研究开发，并于1970年初投入生产；第二代 稀土永磁材料是2:17型SmCo合金，即 Sm2Co17(磁能积300 kJ／m3)大约是1978年投入 生产。它们均是以金属钴为基体的稀土永磁合金。 需用珍贵的钴、钐资源。
磁体高出一倍。钕铁硼磁体不但磁能积大，而且不
含资重金属钐和钴，原料易得、价格便宜，因此极 受人们重视，发展也极为迅速。
近年来，科学家们还研究成功第四代稀土 永磁材料－稀土铁氮合金(RE－Fe－N系)， 这是一类氮间隙的稀土过渡金属间化合物， 例如Sm2Fe14N2。它们与Nd2Fe14B永磁体 相比具有更高的居里温度和较好的内禀矫 顽力等优异的磁特性。这种稀土过渡金属 化合物很有希望成为下一代(即第四代)新的 稀土永磁材料，并在近期内成为实用的新 材料。
三、稀土永磁材料的结构
稀土永磁材料的磁性能与其组成的稀土化 合物的晶体结构密切相关。稀土钴、稀土铁 等稀土永磁合金的磁性相的晶体结构主要分 为：RECo5(如SmCo5)型、RE2Co17(如 Sm2Co17)型和RE2Fe14B(如Nd2Fe14B)型结 构。
1．稀土钻系(RE－Co)永磁合金的 晶体结构
稀土永磁材科的优异性能
几种典型的稀土永磁材料和一般永磁材料的 综合性能比较，从中可以看出，稀土永滋材料的 最大磁能积是传统的永磁材料铁镍钴和铁氧体的 5－10倍(甚至更高)，剩磁也较高(与铁镍钴合金 相当)，稀土永磁材料的矫顽力极高(如烧结 NdFeB的Hc为800－240kA／m)是非稀土永磁材 料无法比拟的，稀土永磁材料的居里温度也适中。 因此，稀土永磁材料是一类高磁能积、高矫顽力、 高剩磁和综合性能最好的永磁材料。
RECo5合金(如SmCo5)具有CaCu5型的六方 晶系结构，空间群为Pb／mnm，稀土占据a晶位， Co占据c晶位和g晶位，如图7—3所示。它由两 种不同的原子层沿[001]轴方向交替堆垛而成。 其中一层的子层由稀土原子和Co原子组成(A层)， 另外一层由Co原子组成(B层)，这种CaCu5型结 构即是由上述A层和B层的堆垛，即ABABAB等 组成。这种低对称性的六方结构使RECo5化合物 有较高的单轴磁晶各向异性，其易磁化方向平行 于c轴方向。
第二大类是钕铁硼合金(即RE—Fe－B系永磁)。 1983年日本和美国同时发现了钕铁硼合金(Nd2Fe14 B，磁能积为400kJ／m3)，称为第三代稀土永磁材料， 当Nd原子和Fe原子分别被不同的RE原子和其他金属
原子所取代可发展成多种成分不同、磁性能不同的 RE－Fe－B系永磁材料。在以上三代稀土永磁材料 中，以钕铁硼的最大磁能积最高，商品RE—Fe－B 系样王永品”磁的。体 目(BH的 前)，(mB已H日达)本m到约已为4制441得9k9J最—／大4m0磁03 ，k能J被／积誉m达3称5：4为0，k“J实／永验m磁室3 的Nd—Fe－B 磁体，而正在研究中的纳米复合稀土 永磁合金的理论磁能积可达M kJ／m3级，比现有永
所有稀土族元素均可形成RE2Co5和 RE2Co17化合物，除La外，其他稀土元素 均可形成稳定的RE2Fe14B金属间化合物， 这为稀土永磁材料的开发和应用提供了宽 广的选择范围。
稀土永磁材料的性能与结构
永磁材料中最新、性能最好的是稀土永磁材料，它是 稀土元素尤其是轻稀土元素与过渡族金属Fe、Co、Ni、 Cu、Zr等或非金属元素如B、C、N等组成的金属间化合 物经适当加工处理后得到的。
世纪60年代末稀土永磁材料问世以来，稀土元素在磁 性材料中的应用日益增加，现已有钕、钐系等元素用于 永磁材料，且品种和性能都在不断发展和提高。随着现 代工业和高新技术的发展，对稀土永磁材料的需求量越 来越大，据统计，目前全世界稀土永磁材料的年产量已 超过30000t，而且以每年接近30％的速度高速增长，预 计到2019年世界稀土永磁材料年产量将超过10万吨。稀 土永磁材料已成为向新技术、新兴产业与社会进步不可 缺少的新材料。