永磁電機的“中樞”——永磁體

永磁電機的發展同永磁材料的發展一衣帶水、息息相關，我國是世界上最早發現永磁材料的磁特性並把它應用於實踐的國家。兩千多年前，我國就利用永磁材料的磁特性製成了指南針，在航海、軍事等領域發揮了巨大的作用，成爲我國古代四大發明之一。在19世紀20年代出現的世界上第一臺電機就是由永磁體產生勵磁磁場的永磁電機。但在當時所用的永磁材料是天然磁鐵礦石（Fe3O4），磁能密度很低，用它製成的電機體積龐大，不久被電勵磁電機所取代。

隨着在社會工業生產中，因爲科技不斷地進步以及各種電機迅速發展的需要，人們對永磁材料的機理、構成和製造技術進行了深入地研究，相繼發現了碳鋼、鎢鋼（最大磁能積約2.7 kJ/m3）、鈷鋼（最大磁能積約7.2 kJ/m3）等多種永磁材料。特別是在20世紀30年代出現的鋁鎳鈷永磁（最大磁能積可達85 kJ/m3）和50年代出現的鐵氧體永磁（最大磁能積在目前已達到40 kJ/m3），其磁性能有了很大程度上的提高，致使了更多的各種微型和小型電機投入到使用永磁體勵磁的行列裡。因爲永磁電機可以按功率的不同（小至數毫瓦，大到幾十千瓦）、根據用戶實際需求而定製，所以在軍事、工農業生產和日常生活中被廣泛應用，從而促使產量急劇增加。與此同時，這段時期在永磁電機的設計理論、計算方法、充磁和製造技術等多個方面也都取得了突破性進展，形成了以永磁體工作圖解法爲代表的一套分析研究方法。但我們需要了解的是，鋁鎳鈷永磁的矯頑力偏低（36～160 kA/m），鐵氧體永磁的剩磁密度不高（0.2～0.44 T），限制了它們在電機中被應用到的範圍。一直到20世紀60年代和80年代，稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁（兩者統稱稀土永磁）相繼問世，它們的高剩磁密度、高矯頑力、高磁能積和線性退磁曲線的優異磁性能特別適合於製造永磁電機，從而促使永磁電機的發展進入一個新的歷史時期。

永磁材料主要包括以下五類：

一、電機磁鐵：電機中常用的永磁材料包括燒結磁體跟粘結磁體，主要種類有鋁鎳鈷、鐵氧體、釤鈷、釹鐵硼等；

二、鋁鎳鈷：鋁鎳鈷永磁材料是最早廣泛使用的一種永磁材料，其製備工藝和技術比較成熟。目前日本、美國、歐洲、俄羅斯、中國都有工廠生產。在大規模的生產企業當中，杭州永磁的產量目前在國內位列第一，年產能力達3000噸；

三、永磁鐵氧體材料：進入50年代，鐵氧體開始蓬勃發展起來，尤其是70年代，在矯頑力、磁能機方面性能較好的鍶鐵氧體大量投入生產，迅速擴大了永磁鐵氧體的用途。作爲一種非金屬的磁性材料，鐵氧體沒有金屬永磁材料易氧化、居里溫度低、成本高的弊端，因此大受歡迎；

四、釤鈷材料：20世紀 60年代中期興起的磁性能優異的永磁材料，且性能非常穩定。釤鈷從磁性能方面來說特別適合於製造電機，但由於其價格昂貴，主要用於研究開發航空、航天、武器等軍用電機和高性能而價格不是主要因素的高科技領域的電機中；

五、釹鐵硼材料：釹鐵硼磁性材料是釹，氧化鐵等的合金，又稱磁鋼。具有極高的磁能積和矯力，同時高能量密度的優點使釹鐵硼永磁材料在現代工業和電子技術中獲得了廣泛應用，從而使儀器儀表、電聲電機、磁選磁化等設備的小型化、輕量化、薄型化成爲可能。由於含有大量的釹和鐵，容易鏽蝕。表面化學鈍化是目前很好的解決方法之一。