新型稀土永磁材料与永磁电机 9787030421043 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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闫阿儒，张驰 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030421043

商品编码：27639472749

包装：精装

出版时间：2014-12-01

基本信息

书名：新型稀土永磁材料与永磁电机

定价：160.00元

作者：闫阿儒,张驰

出版社：科学出版社

出版日期：2014-12-01

ISBN：9787030421043

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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稀土水磁材料,稀土永磁电机

内容提要

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《新型稀土永磁材料与永磁电机》为稀土永磁材料及其制备与永磁电机设计及应用方面的专著，包含上述领域的**科研进展。《新型稀土永磁材料与永磁电机》内容共9章，～第4章详细介绍几类典型稀土永磁材料及其制备技术，重点介绍烧结稀土永磁材料、热压/热变形稀土永磁材料的制备原理和工艺技术、热挤出辐射取向环形永磁体制备与充磁技术等。第5～第9章介绍永磁电机的设计与应用技术，着重介绍永磁旋转电机（伺服电机、力矩电机和轮毂电机）、永磁直线电机（有铁心、无铁心、圆筒形和音圈电机）和辐向环永磁电机的原理、结构、特性和设计方法等，*后介绍永磁直驱电机在自动化智能化装备的几个典型应用。《新型稀土永磁材料与永磁电机》强调磁性材料与电机跨学科的结合，内容贯穿材料、设计、制造和应用诸多方面。

目录

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目录
序言
前言
章 稀土永磁材料及其发展趋势 1
1.1 稀土永磁材料的发展历史 1
1.1.1 永磁材料磁性特征 1
1.1.2 稀土永磁材料简介 4
1.1.3 SmC05 5
1.1.4 Srr12C017 7
1.1.5 Nd-Fe-B 8
1.1.6 新型结构稀土永磁材料 10
1.1.7 纳米复合稀土永磁材料 11
1.2 稀土永磁材料的制备技术 12
1.2.1 烧结稀土永磁材料的制备技术 13
1.2.2 黏结稀土永磁材料的制备技术 15
1.2.3 热压-热变形稀土永磁材料的制备技术 15
1.2.4 纳米晶磁粉的制备技术 16
1.3 稀土永磁材料的发展趋势 17
1.3.1 资源节约型的稀土永磁材料 l7
1.3.2 各向异性纳米复合永磁材料的制备技术 21
参考文献 23
第2章 烧结稀土永磁材料 29
2.1 烧结2：17型Sm-Co永磁材料 29
2.1.1 低温度系数烧结2：17型Sm-Co永磁材料 29
2.1.2 烧结2：17型Sm-Co永磁材料的关键制备技术 43
2.1.3 纳米晶TbCu7型Sm-Co磁体 55
2.2 烧结Nd-Fe-B永磁材料 71
2.2.1 烧结Nd-Fe-B关键制备技术 72
2.2.2 低重稀土永磁材料 89
2.2.3 烧结Nd-Fe-B永磁材料的稀土平衡利用 104
参考文献 114
第3章 热压/热变形稀土永磁材料 120
3.1 热压/热变形稀土永磁材料制备技术 120
3.1.1 概述 120
3.1.2 Nd-Fe-B磁体热变形取向原理 122
3.1.3 热压辐射取向环形永磁体 123
3.2 热变形磁体磁性能与微观结构 124
3.2.1 热变形磁体磁性能影响因素 124
3.2.2 热变形磁体磁化机制与矫顽力增强技术 139
3.3 热变形磁体的特性 151
3.3.1 力学性能 151
3.3.2 耐腐蚀性能与磁性能温度稳定性 154
3.3.3 电学性质 157
3.4 热压/热变形纳米双相稀土永磁材料 165
3.4.1 概述 165
3.4.2 液相扩散增强复相变形能力 167
3.4.3 液相扩散机理 172
参考文献 177
第4章 热挤出辐射取向环形永磁体 184
4.1 热挤出辐射取向环形磁体制备技术 184
4.1.1 背挤出磁环的织构形成机理 185
4.1.2 背挤出过程中剩磁和织构的分布规律 186
4.1.3 背挤出过程中Nd2Fe14B片状晶的转向机制 189
4.1.4 磁环织构程度的半定量描述 191
4.2 热挤出Nd-Fe-B辐向磁环的开裂机制 192
4.2.1 背挤出辐向磁环轴向开裂的机理 192
4.2.2 背挤出辐向磁环环向开裂的机理 194
4.3 磁性质不均匀性及其来源 200
4.4 充磁原理和技术 213
参考文献 220
第5章 稀土永磁电机技术 223
5.1 稀土永磁电机 223
5.1.1 概述 223
5.1.2 历史和发展趋势 223
5.1.3 主要应用领域 226
5.1.4 永磁电机面临的问题 227
5.2 永磁材料技术 229
5.2.1 永磁材料及其特性 229
5.2.2 充退磁技术 241
5.3 永磁电机设计技术 244
5.3.1 磁场与磁路 244
5.3.2 等效磁路设计与计算 247
5.3.3 场路耦合设计技术 251
5.3.4 多场耦合设计 252
参考文献 257
第6章 永磁旋转电机 259
6.1 原理和设计方法 259
6.1.1 基本结构与分类 259
6.1.2 原理 262
6.1.3 设计方法 264
6.2 磁路结构与计算 266
6.2.1 磁路结构形式 266
6.2.2 极槽配合 268
6.2.3 绕组结构 270
6.2.4 参数设计 272
6.2.5 反电动势和电磁转矩 276
6.2.6 齿槽转矩和波动力矩 284
6.2.7 运行特性 286
6.3 伺服电机 288
6.3.1 概况 288
6.3.2 结构与磁路 289
6.3.3 设计与计算 291
6.3.4 性能测试 296
6.4 力矩电机 298
6.4.1 概况 298
6.4.2 结构与磁路 300
6.4.3 设计与计算 302
6.4.4 性能测试 306
6.5 轮毂电机 308
6.5.1 概况 308
6.5.2 结构与磁路 310
6.5.3 设计与计算 312
6.5.4 性能测试 316
参考文献 317
第7章 永磁直线电机 319
7.1 原理和设计方法 319
7.1.1 结构与分类 319
7.1.2 原理 321
7.1.3 设计方法 323
7.2 磁路结构与计算 325
7.2.1 磁路结构形式 325
7.2.2 极槽配合 327
7.2.3 绕组结构 328
7.2.4 参数设计 329
7.2.5 反电动势和电磁推力 331
7.2.6 磁阻力 332
7.2.7 运行特性 334
7.3 有铁心永磁直线电机 335
7.3.1 概况 335
7.3.2 结构与磁路 338
7.3.3 设计与计算 339
7.3.4 性能测试 345
7.4 无铁心永磁直线电机 348
7.4.1 概况 348
7.4.2 结构与磁路 349
7.4.3 设计与计算 352
7.4.4 性能测试 355
7.5 圆筒形永磁直线电机 357
7.5.1 概况 357
7.5.2 结构与磁路 357
7.5.3 设计与计算 359
7.6 音圈电机 365
7.6.1 概况 365
7.6.2 结构与磁路 366
7.6.3 设计与计算 368
7.6.4 音圈电机产品介绍 373
参考文献 375
第8章 辐向环永磁电机 376
8.1 概况 376
8.2 辐向环永磁直线电机 377
8.2.1 辐向环音圈电机 377
8.2.2 辐向环轴式直线电机 383
8.3 辐向环永磁旋转电机 386
8.3.1 伺服电机 386
8.3.2 辐向环力矩电机 388
参考文献 391
第9章 永磁直驱电机应用 392
9.1 X Y-Theta平台 392
9.1.1 概述 392
9.1.2 结构设计 392
9.1.3 性能测试 395
9.2 气浮平台直线电机超精密工件台 397
9.2.1 概述 397
9.2.2 结构设计 400
9.2.3 性能测试 404
9.3 抛光机器人 406
9.3.1 概述 406
9.3.2 结构设计 407
9.3.3 性能测试 408
9.4 基于外转子永磁力矩电机的圆编机 409
9.4.1 概述 409
9.4.2 结构设计 410
9.4.3 性能测试 413
9.5 磁浮门机 414
9.5.1 概述 414
9.5.2 结构设计 414
9.5.3 性能测试 417
9.6 直驱数控机床 419
9.6.1 概述 419
9.6.2 数控机床直驱进给系统 420
9.6.3 直驱进给系统电机选型流程 422
9.6.4 直驱电机性能参数 423
参考文献 424

作者介绍

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文摘

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序言

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磁性材料的世界：从基础到尖端应用 在这个日新月异的时代，材料科学的进步如同夜空中最亮的星辰，不断指引着人类迈向更广阔的未来。而在这片浩瀚的星空中，磁性材料无疑是其中最耀眼的存在之一。它们无声无息地融入我们的生活，从微小的电子元件到庞大的工业设备，都离不开它们独特的磁性力量。本书将带领读者深入探索磁性材料的奇妙世界，从其基础理论到前沿应用，揭示其背后的科学原理，展望其未来的无限可能。 第一章：磁性的奥秘——微观世界的相互作用 磁性，这一我们熟悉又陌生的现象，究竟源自何处？本章将带您回到物质的微观层面，探寻磁性的根源。我们将从原子结构出发，深入解析电子的自旋与轨道运动如何产生微弱的磁矩，以及这些微弱磁矩如何汇聚成宏观的磁性。 原子的磁性之源： 电子的量子特性——自旋，是产生磁性的最根本原因。我们将会详细阐述电子自旋角动量如何产生磁偶极矩，以及原子核的磁矩在宏观磁性中的相对贡献。 磁畴的形成与演化： 在许多磁性材料中，原子磁偶极矩并非杂乱无章地排列，而是自发地聚集形成具有相同磁化方向的小区域，即“磁畴”。本章将深入剖析磁畴的形成机制，探讨不同材料中磁畴的结构特点，以及磁畴壁的运动如何影响材料的宏观磁性。 磁性的基本类型： 铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性、抗磁性……这些听起来专业的技术术语，在本章中将变得生动易懂。我们将逐一解析它们在微观粒子相互作用上的差异，以及由此带来的宏观磁性能表现。您将了解到，为何有些材料能够被强力吸引，而有些则表现出微弱的排斥。 晶体结构与磁性的关联： 材料的晶体结构对其磁性表现有着至关重要的影响。本章将阐述不同晶格结构如何影响原子间的磁相互作用强度和方向，以及如何通过调控晶体结构来优化材料的磁性能。 第二章：经典磁性材料——基石与演进 在人类利用磁性的漫长历史中，一系列经典磁性材料扮演了不可或缺的角色。它们不仅是现代工业的基石，更孕育了磁性材料科学的初步发展。本章将回顾这些经典材料的诞生、发展及其重要应用。 天然磁石与早期应用： 从古老的指南针到早期的铁器，天然磁石（磁铁矿）在人类文明进程中留下了深刻的印记。本章将追溯磁石的发现和早期利用，展现人类对磁性认识的萌芽。 软磁材料的兴起： 铁、硅钢等软磁材料，因其易于磁化和退磁的特性，在电动机、变压器等电力设备中发挥着核心作用。本章将详细介绍软磁材料的成分、微观结构特点，以及其在磁滞回线、磁导率等关键参数上的优势，并探讨其在电力传输和能量转换中的重要贡献。 硬磁材料的崛起： 磁性合金如铝镍钴（Alnico）合金、铁氧体磁体等硬磁材料，因其高矫顽力和高剩磁，能够长期保持磁性，成为制造永磁体的理想选择。本章将深入分析硬磁材料的相结构、晶粒组织对其磁滞回线形状和矫顽力的影响，以及它们在永磁电机、扬声器、医疗设备等领域的广泛应用。 金属磁体的局限与挑战： 尽管经典磁性材料取得了巨大成就，但它们在某些性能上仍然存在局限，例如温度稳定性、抗腐蚀性以及能量积的提升空间。本章将客观评估这些经典材料的优缺点，为引入更先进的磁性材料奠定基础。 第三章：稀土磁性材料——现代磁性的璀璨明星 进入20世纪，随着稀土元素的发现和应用，磁性材料领域迎来了一场革命。稀土永磁材料以其卓越的磁性能，彻底改变了许多产业的面貌。本章将聚焦于这些“工业维生素”所赋予磁性材料的强大能量。 稀土元素的独特魅力： 稀土元素，如钕（Nd）、镝（Dy）、镨（Pr）等，由于其特殊的电子结构，能够与过渡金属形成具有极高磁矩的化合物。本章将深入解析稀土元素的电子组态及其在形成强磁性合金中的作用。 钕铁硼（NdFeB）永磁体： 作为当前性能最强的永磁材料，钕铁硼合金的出现无疑是磁性材料史上的里程碑。我们将详细介绍Nd₂Fe₁₄B相的晶体结构、磁各向异性来源，以及生产工艺（烧结、粘结）对其显微组织和磁性能的影响。同时，将探讨提高其磁性能（如矫顽力、居里温度）以及解决其高温稳定性和抗腐蚀性问题的技术手段。 钐钴（SmCo）永磁体： 另一种重要的稀土永磁材料，钐钴合金，以其优异的高温性能和良好的抗腐蚀性而著称。本章将分析SmCo₅和Sm₂(Co,Fe,Cu,Zr)₁₇等不同系列的钐钴合金的成分组成、微观结构特点，以及它们在高温严苛环境下的性能优势。 镨钕合金（PrNdFeB）与镝铁硼（DyFeB）的优化： 为了进一步提升永磁体的性能，科学家们不断进行合金成分的优化。本章将介绍将镨（Pr）和钕（Nd）按比例掺杂以降低成本并保持高磁能积，以及添加镝（Dy）和铽（Tb）等重稀土元素以大幅提高矫顽力和高温性能的策略。 稀土永磁体的产业价值链： 从稀土矿的开采、分离提纯，到合金的制备、磁体的成型与加工，再到最终的应用，稀土永磁体产业链涉及多个环节。本章将勾勒出稀土永磁体的完整产业图景，并探讨其在全球经济中的战略地位。 第四章：永磁电机——磁性驱动的效率革命 永磁体并非孤立存在，它们是驱动现代科技进步的重要动力源。永磁电机，作为将永磁材料的能量转化为机械能的核心装置，正以前所未有的方式重塑着各个行业。本章将深入探讨永磁电机的设计、原理和广泛应用。 永磁电机的工作原理： 本章将从电磁感应定律和洛伦兹力定律出发，清晰阐述永磁体产生的磁场与线圈中电流相互作用，从而产生转矩，驱动电机旋转的基本原理。 永磁电机的主要类型： 直流永磁电机、交流同步永磁电机（PMSM）、无刷直流电机（BLDC）……我们将逐一解析它们的结构特点、工作方式和优缺点，并对比分析它们在不同应用场景下的适应性。 高性能永磁电机的设计考量： 提高电机的效率、功率密度、可靠性是设计的永恒追求。本章将深入探讨永磁电机设计的关键因素，包括： 永磁体的选型与布置： 如何根据电机类型和性能需求选择合适的永磁材料（如NdFeB、SmCo），以及如何优化永磁体在转子上的布置方式（如内置式、外置式、径向、轴向等）以获得最佳的磁场分布和转矩输出。 定子绕组设计： 线圈的匝数、线径、绕组形式（如集中绕组、分布绕组）如何影响电磁力和电磁损耗。 气隙设计： 定子与转子之间的气隙对磁场分布和漏磁有显著影响，本章将探讨最优气隙的确定原则。 材料选择与散热： 导电材料、绝缘材料、铁芯材料等在电机性能和寿命中的作用，以及有效的散热设计如何避免过热影响永磁体性能。 永磁电机在各领域的革命性应用： 新能源汽车： 永磁同步电机以其高效率、高功率密度，成为电动汽车的核心驱动力，极大地提升了续航里程和驾驶体验。 工业自动化： 在机器人、伺服系统、数控机床等领域，高精度、高响应的永磁电机提供了强大的支撑。 可再生能源： 风力发电机（特别是直驱永磁风力发电机）和水力发电机，大幅提高了能量转换效率，降低了维护成本。 航空航天与国防： 永磁电机的高功率密度和可靠性，使其在飞机起降系统、无人机、舰船推进等领域得到广泛应用。 消费电子与家用电器： 智能手机的振动马达、高端吸尘器、高效空调等，都受益于永磁电机的体积小、效率高特点。 永磁电机的未来发展趋势： 本章还将展望永磁电机未来的发展方向，包括更高效率、更高功率密度的电机设计，新型永磁材料的应用，以及智能控制技术的融合。 第五章：前沿探索与未来展望 磁性材料的探索永无止境。本章将目光投向更远的未来，介绍磁性材料领域的最新研究进展和新兴应用方向，勾勒出磁性科学的无限可能。 新型稀土替代材料的研发： 考虑到稀土资源的战略性和价格波动，研究开发不含稀土或稀土含量极低的永磁材料，是当前和未来的重要课题。本章将介绍铁基、钴基、锰基等新型永磁材料的研究现状和挑战。 纳米磁性材料与自旋电子学： 随着尺寸的缩小，材料会展现出独特的量子效应。纳米磁性材料在信息存储、磁性传感器、医疗诊断等领域展现出巨大的潜力。本章将介绍磁性纳米颗粒、磁性薄膜等的研究进展，以及自旋电子学在高性能电子器件开发中的应用前景。 智能磁性材料： 能够响应外部刺激（如温度、压力、光照）而改变磁性的智能磁性材料，为实现柔性电子、可穿戴设备、新型传感器等提供了可能。 磁性材料在能源存储与转换中的新角色： 除了在电机中应用，磁性材料还在磁制冷、热电转换等领域展现出新的应用前景。 计算磁性学与材料设计： 借助强大的计算能力，科学家们能够模拟和预测材料的磁性能，从而加速新材料的发现和设计过程。本章将介绍计算磁性学在材料设计中的重要作用。 本书旨在为读者构建一个关于磁性材料及其应用的完整知识体系。从微观的粒子相互作用，到宏观的材料特性，再到驱动我们世界的永磁电机，我们希望能激发您对这一迷人领域的好奇心，并为相关领域的研究和应用提供有益的参考。磁性的力量，正在以前所未有的方式塑造着我们的现在，并驱动着我们走向更加智能、高效和可持续的未来。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，首先被它的厚度所震撼，一看就知道内容非常充实，绝对不是一本浅尝辄止的读物。我一直对“永磁电机”这个词汇充满了好奇。在日常生活中，我们常常能接触到各种各样的电机，但“永磁”这个词，总让人觉得带有一种神秘的力量。我猜想，这本书会详细介绍永磁电机的工作原理，以及它与传统电机相比的优势在哪里。例如，为什么永磁电机在效率、功率密度等方面可能更胜一筹？它在哪些特定的应用场景下能发挥出最大的价值？我尤其想知道，书中是否会涉及到不同类型永磁电机的设计、制造和性能测试等方面的内容。比如，高功率密度的永磁同步电机，或者是用于电动工具的无刷永磁直流电机，它们在结构和工作方式上会有哪些差异？而且，随着技术的发展，“新型”两个字也暗示着书中可能包含了最新的研究成果和创新设计。这让我非常期待，看看当前永磁电机技术到底发展到了哪个阶段，又有哪些令人兴奋的突破。我希望能从书中了解到，如何从理论层面理解永磁电机的精妙之处，并能将其与实际应用联系起来，形成一个完整的认知体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面传递出一种严谨而专业的学术氛围，这让我对它的内容充满了期待。我一直对“永磁材料”这个概念有着模糊的认识，知道它和磁铁有关，但具体是什么样的材料，如何产生如此强大的磁性，以及它在现代工业中的具体应用，我却知之甚少。因此，我购买这本书的初衷，是希望能够系统地了解稀土永磁材料的基本原理。我想知道，为什么稀土元素如此特殊，它们在材料科学中扮演着怎样的角色？书中是否会深入浅出地介绍不同类型的稀土永磁体的结构、性质以及制备工艺？我希望能够通过阅读，理解它们与普通磁铁的根本区别，以及它们在哪些高性能领域得到应用，例如高性能钕铁硼材料，它们的制造过程中又存在哪些挑战？这本书能否为我揭示这些材料背后的科学原理，让我对它们有一个更深刻、更全面的认识？

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名让我联想到我们生活中无处不在的强大力量，而这种力量往往又是我们看不见摸不着的。我一直对“稀土”这个概念感到新奇，总是觉得它和一些高科技产品脱离不了干系。所以，当我看到这本书时，我直观地认为它会深入剖析稀土元素本身的特性，比如它们的磁性、化学性质以及在各个工业领域的独特应用。我特别希望这本书能够解释清楚，为什么这些元素被称为“稀土”，它们的开采和提炼过程是怎样的，以及它们的稀缺性对相关产业发展有什么影响。同时，我也对“永磁材料”的形成机制充满兴趣，想知道是什么样的工艺和技术，能够将这些稀土元素转化为具有强大磁性的材料。书中是否会涉及不同种类的稀土永磁体，比如钕铁硼、钐钴等，以及它们各自的性能特点和应用领域？我希望这本书能为我揭示隐藏在日常科技产品背后的“磁力魔法”，让我能更清晰地理解这些材料是如何为我们的生活带来便利和进步的。

评分☆☆☆☆☆

我选择这本书，完全是被其“新型”二字所吸引。在科技飞速发展的今天，很多传统的技术都在不断革新，而“新型”二字，总是预示着突破和创新。我猜想，这本书并非仅仅介绍已有的稀土永磁材料和永磁电机，而是会聚焦于当下以及未来可能出现的新技术、新方法、新材料。我特别希望书中能够探讨一些关于提高永磁材料性能的最新研究方向，例如如何提高居里温度、降低矫顽力损失，或者如何开发更环保、成本更低的替代材料。在永磁电机方面，我也期待了解是否有新的拓扑结构、控制策略，或者集成设计方法被提出，能够进一步提升电机的效率、功率密度、可靠性，并且降低噪音和振动。这本书是否会涉及对现有材料和技术的改进，还是会介绍一些颠覆性的全新概念？我希望它能像一扇窗口，让我窥探到稀土永磁材料与永磁电机领域最前沿的研究动态，了解科学家们是如何在这些领域不断探索和创新的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很有吸引力，淡雅的背景色配上醒目的书名，一看就知道是专业性很强的学术著作。我当初选择这本书，纯粹是因为我对“永磁材料”这个概念一直很好奇。虽然我不是材料科学专业的，但偶尔会接触到一些相关的科普文章，里面经常提到稀土永磁材料在新能源汽车、风力发电等领域的应用，听起来非常厉害。于是，我抱着学习的心态，想了解一下究竟是什么样的材料，能够拥有如此强大的磁性，并且在现代科技中扮演着如此重要的角色。我对书中关于稀土元素的性质、提炼过程以及不同种类永磁材料的比较分析特别感兴趣。我想知道，为什么是稀土元素，它们的独特之处在哪里？书中是否有对这些基础知识的深入浅出的讲解，能够让我这样一个非专业人士也能理解？毕竟，理解了基础，才能更好地把握后续更深入的内容。同时，我也很想了解，在“新型”这两个字背后，蕴含着哪些前沿的研究和突破。是材料的性能有了质的飞跃？还是在成本、环保等方面有了新的解决方案？这本书能否带领我进入这个材料科学的最新领域，一窥未来的发展趋势？我期望这本书能在我心中播下对稀土永磁材料更深层次认知的种子，让我从此对这个领域有更清晰的认识和更浓厚的兴趣。