非晶合金永磁電機的案例
非晶合金永磁電機的電磁振動噪聲計算與分析
將非晶合金材料應用在電機定子鐵芯上，對其損耗和磁通密度脈動進行研究和分析，得知非晶合金定子電機損耗小于硅鋼片電機，磁通密度脈動穩定性好于硅鋼片。通過裝在概念車測試，非晶合金電機概念車的續航里程比硅鋼片電機的長，非晶合金電機的平穩性更好些。
非晶合金仿真模擬
非晶合金具有很多特殊的性質，其中在動力學方面具有明顯的“自銳性”，使其具有較強的侵徹與破壞能力。但由于非晶合金本身的無序結構、對溫度和應變速率的高敏感性，現有的材料模型及材料參數都很難較好地對其進行動力學模擬。
隨著越來越多具有新性質的材料出現，進行新的材料本構開發也慢慢成為研究方向之一。針對非晶合金，也有不少研究人員對其本構模型進行了探索。目前能較好描述非晶合金性能的本構模型，是李繼承博士基于Vit1合金開發的，其中考慮了材料的高強度、較高的溫度和應變速率敏感性、自由體積濃度的影響，并能在侵徹動力學過程中表現出明顯的“自銳性”和代表非晶另一典型特征的剪切帶。完整的本構方程如下所示：
本人基于LS-DYNA二次開發功能，使用上述本構模型編寫了非晶合金材料的用戶子程序，并實現了對非晶合金動力學過程的仿真模擬。如下是模擬非晶合金泰勒桿高速碰撞響應的部分效果圖。由于非晶模擬方面的資料和同仁較少，因此歡迎和大家一起交流進步！
展開 【討論】永磁同步電機相對于永磁直流電機好在哪，為什么現在的電動汽車都采用同步電機？
永磁同步電機是定子勵磁，不需要碳刷。而且控制自由度更高，同時控制相位和電壓，啟動性能很好。反過來傳統直流永磁電機是轉子勵磁，需要碳刷給轉子供電。而且控制只能控制電壓，適應性差。
鎂基非晶合金的研究進展
非晶合金在微觀結構上具有短程有序，長程無序的特點，這和玻璃結構類似，非晶合金也因此被稱作“金屬玻璃”。這種無序結構決定了非晶合金具有許多獨特的性能，例如高強度、高硬度、良好的耐磨性和高耐腐蝕性等。因此，非晶合金在電子產品、體育用品、軍工材料、磁性材料、醫療器械和航空航天等領域均具有廣泛的應用前景。
20世紀80年代后期，日本東北大學Inoue教授課題組首次開發出了成分為Mg50Ni30La20的Mg基非晶合金，這種合金體系有較寬的過冷液相區(約為50K)和高的非晶形成能力。自此以后，Mg基非晶合金的研究正式拉開了序幕。2010年，Gu等制備出可用于生物醫學的Mg-Zn-Ca體系Mg基非晶合金，成為Mg基非晶合金的新的應用方向。
目前，Mg基非晶合金的研究體系已經從三元非晶合金發展到多元非晶合金，例如Mg-Cu-Ag-Ca，Mg-Cu-Ag-Y-Gd，Mg-Cu-Ag-Gd-Ni合金。現在的Ｍｇ基非晶合金的研究對象主要包括Mg-Zn-Ca和Mg-TM-RE(TM，過渡元素；RE，稀土元素)兩個典型體系。
（1）Mg基非晶合金的優勢
①Mg基非晶合金與鎂合金
圖1總結了幾種典型非晶合金的彈性模量與抗拉強度、維氏硬度之間的關系，并給出了一些傳統晶體合金的數據用來作為對比。
圖1:非晶合金與晶態合金彈性模量、抗拉強度及維氏硬度的對比
由圖1可知，非晶合金的抗拉強度和維氏硬度均與其彈性模量大致呈線性關系，三者在傳統晶體合金中同樣表現出相同的趨勢。不同的是，非晶合金線性關系的斜率明顯大于傳統的晶體合金。這表明非晶合金與傳統晶體合金的基本力學性能有著顯著的差異。
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非晶合金與硅鋼使用在變壓器上有何區別
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非晶合金退火溫度比硅鋼低。非晶合金退火溫度比硅鋼低，消耗能量小，而且非晶合金磁芯一般由專門生產廠制造。硅鋼磁芯一般由變壓器生產廠制造。
根據以上比較，只要達到一定生產規模，非晶合金在工頻范圍內的電子變壓器中將取代部分硅鋼市場。在400Hz至10kHz中頻范圍內，即使有新的硅鋼品種出現，非晶合金仍將會取代大部分0.15mm以下厚度的硅鋼市場。
值得注意的是，日本正在大力開發FeMB系非晶合金和納米晶合金，其Bs可達1.7～1.8T，而且損耗為現有FeSiB系非晶合金的50％以下，如果用于工頻電子變壓器，工作磁通密度達到1.5T以上，而損耗只有硅鋼工頻變壓器的10％～15％，將是硅鋼工頻變壓器的更有力的競爭者。
展開 【分析】非晶合金變壓器對國家電網運行的安全性
國內某非晶合金帶材公司年報獲悉，非晶合金帶材的毛利率可達100%甚至更高，在利用20多年的研發過程中不斷的向國家電網推薦使用非晶合金變壓器的好處。
非晶合金鐵心變壓器幾種制作方法
非晶合金鐵心的損耗與合金帶表面壓力相關度很大，損耗會隨著壓力的增大而迅速上升。因此，應選擇合理的裝配結構，使鐵心表面壓力維持在低于某一允許值。
4、噪聲
變壓器的噪聲源于變壓器鐵心在交變磁通下磁致伸縮而引起的振動。決定噪聲高低的主要因素是鐵心中的磁通密度和鐵心的夾緊程度。
由于非晶合金的磁致伸縮程度比硅鋼片高約10%，而且非晶合金鐵心不適宜過度夾緊，因此，非晶變壓器的噪聲將高于硅鋼片變壓器。
歐洲的電力部門曾做過兩類變壓器的噪聲比較試驗，結果顯示，非晶變壓器的聲級比同類規格的硅鋼片變壓器高6-8dB。當然，這是可以接受的，因為它仍在歐洲環境規程對噪聲的要求之內。
展開 非晶合金與硅鋼使用在變壓器上有何區別
非晶合金在工頻和中頻領域，正在和硅鋼競爭。非晶合金和硅鋼相比，有以下優缺點。
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非晶合金的飽和磁通密度Bs比硅鋼低。在同樣的Bm下，非晶合金的損耗比0.23mm厚的3％硅鋼小。
一般人認為損耗小的原因是非晶合金帶材厚度薄，電阻率高。這只是一個方面，更主要的原因是非晶合金是非晶態，原子排列是隨機的，不存在原子定向排列產生的磁晶各向異性，也不存在產生局部變形和成分偏移的晶粒邊界。因此，妨礙疇壁運動和磁矩轉動的能量壁壘非常小，具有前所未有的軟磁性，所以磁導率高，矯頑力小，損耗低。
展開 南京理工《Nature Materials》：非晶合金材料取得突破性進展！
關于鈀-鎳-磷非晶合金的隱藏液態相變的研究工作于2017年發表在國際權威雜志自然通訊上，被基金委首頁以要聞報道，同時被自然通訊雜志冶金專欄收藏。獲得江蘇省333高層次人才計劃、六大人才高峰人才計劃、雙創博士計劃支持。因為非晶合金中程序結構和相變方面的突出工作，2017年7月獲得中國材料大會非晶與高熵合金“杰出青年科學家獎”。2017年8月組織國際知名的戈登研討會（GRS）中子散射研討會并作GRC邀請報告。2021年1月起擔任稀有金屬（英文）Rare Metals期刊的青年編委。
【吳楨舵博士簡介】
吳楨舵博士，東莞市香港城市大學研究院助理院長/中子散射應用物理研究中心研究員。2015年香港中文大學博士畢業（師從H. W. Kui教授）。2015-2017年在香港城市大學擔任博士后研究員（導師為王循理教授）。2017-2020年在深圳市發展改革委創新中心工作，擔任重大科技基礎設施管理中心部門負責人，參與編制粵港澳大灣區綜合性國家科學中心先行啟動區建設方案，以及深圳重大科技基礎設施的規劃論證和管理。目前主要從事非晶合金及過冷液體相變領域的研究，累計在Nature Materials、Applied Physics Letters等雜志發表論文20余篇。
【谷林教授簡介】
谷林教授，中國科學院物理研究所研究員，從事電子顯微學方法研究近20年。2002年清華大學本科畢業，啟蒙于我國電子顯微學專家朱靜院士。
展開 Materials Today：熔絲制造技術3D打印塊體非晶合金
另一方面，塊體非晶材料作為一種特殊的金屬合金，卻擁有著與塑料相似的熱塑性質：將其加熱到玻璃化轉變溫度之上后，其能逐漸軟化，因此在較低的壓力之下即可發生變形，從而彌合了金屬與塑料在可加工性能方面的差距。盡管如此，目前塊體非晶的3D打印仍然主要基于傳統的粉床熔融技術，能否基于塊體非晶特有的熱塑性簡化其3D打印工藝，成為了一個亟待探討的課題。
近日，耶魯大學Jan Schroers教授課題組在Materials Today上發表了題為“3D printing metals like thermoplastics: Fused filament fabrication of metallic glasses”的研究論文。文章利用廣泛應用于熱塑材料3D打印的熔絲制造技術（Fused Filament fabrication），實現了Zr基大塊非晶（Zr44Ti11Cu10Ni10Be25）的3D打印。經由3D打印技術得到的非晶部件結構緊實，且仍然保持著無定型態，未觀察到晶化現象。與常見的金屬3D打印技術相比，利用熔絲制造技術3D打印的塊體非晶擁有如下幾個顯著優點：無需真空或保護氣氛環境；免去了激光源或電子束源帶來的能源消耗；無需制備非晶粉末或燒結，簡化了加工流程；提升了打印速度，達到了10mm3/s。
【圖文導讀】
圖一：金屬，非晶與熱塑塑料的加工性能
(a)金屬，塊體非晶與ABS塑料三者的強度與粘度隨溫度的變化示意圖。X軸為溫度，左側Y軸為強度，右側Y軸為粘度。圖中淡藍色區域為適宜進行熔絲制造的粘度區間。
(b)塊體非晶的時間溫度轉變曲線（TTT）。
展開 非晶合金，讓飲用水更清潔！
機理研究的結果表明：在中性條件下，Fe-Si-B非晶合金表面的Fe2+可以與H2O2反應生成活性物質（圖4）。經鑒定該活性物質是高價鐵Fe(IV)，而非傳統認為類芬頓反應產生的羥基自由基，這是一種全新的非晶合金催化降解機制。
圖3.Fe-Si-B非晶條帶催化降解3,5-二氯水楊酸的循環性能圖
圖4.Fe-Si-B非晶條帶與H2O2反應產生活性物質的順磁共振波普圖
相比于羥基自由基，Fe(IV)是一種更具選擇性的氧化劑，可以高效降解飲用水中的芳香族DBP 3,5-二氯水楊酸。Fe-Si-B非晶合金因其表面原子具有更高的活性，相比于其對應晶態合金，其獨特的非晶態結構更易于吸附H2O2，使得其中的Fe2+更容易被氧化，表現出更低的激活能，從而實現高降解效率和優異的循環性能（圖5）。
圖5.Fe-Si-B非晶條帶催化降解3,5-二氯水楊酸的機理
該研究得到了廣東省應用與基礎研究重大項目（2019B030302010），國家自然科學基金面上項目（51871157,5197115）、深圳市基礎研究重點項目（JCYJ20170412111216258）和國家重點研發計劃（2018YFA0703605）等資助。
*感謝論文作者團隊對本文的大力支持。
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實用！
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關于永磁同步電機的10個知識 附永磁同步電機三個關聯參數轉矩系數Kt、反電勢系數Ke、磁鏈Phi之間
采用永磁同步電機因其自身結構緊湊，功能齊全，集曳引電機、曳引輪、電磁制動器、光電編碼器于一身，易于安裝，便于使用，使得其在行業內近十年來大展身手、普遍開來。特別是在無機房電梯的開發應用中，將永磁同步曳引電機安裝在電梯的井道里，既節約了機房的建造成本，又美化了建筑物外觀。當電梯負載變化時，永磁同步電機通過調節夾角來適應，其響應速度很快。
為了使電梯有良好的起、制動舒適性和平層準確度，在系統中加入了準確的轉子位置裝置和電壓電流檢測裝置，隨時確定電機磁場的大小、方向。位置檢測裝置采用轉子位置傳感器（光電編碼器或旋轉變壓器等）。轎廂負載檢測裝置可采用位置型、壓力型等多種形式，對電梯負載進行預先測量并計算，給出恰當方向和大小的力矩，可輸出開關量、模擬量（電壓）和頻率量（高頻抗干擾性強，能遠距離傳送）等。
永磁同步電機，準確的講，應該叫異步起動同步運轉的永磁電機。這種電機，使用中可以同尺寸代替原來的Y,Y2,Y3等電機。減少了更換過程的麻煩。與普通電機相比，永磁電機有其自己的特點：
1、轉速恒定，為同步轉速。轉速較普通電機稍高，比如普通電機4極轉速為1400n/min多轉，永磁同步電機轉速就是1500n/min，丟轉少。
2、功率因數高。永磁電機在正常運轉時，轉子轉速和定子磁場轉速一致，轉子磁極采用永磁磁鋼，沒有電流，定子上感應電流減小，因此功率因數高?？梢酝ㄟ^合理的設計，可使其工作在滯后功率因數、單位功率因數和超前功率因數。一般滯后功率因數都可以達到和超過0.95，大量使用永磁電機，可以省去無功功率補償器等設備。
3、效率高，特別是運行效率高。永磁電機正常運轉時，由于轉子磁極采用永磁體--釹鐵硼磁鋼，靠永磁體的磁場就可以保證電機的正常運轉，因此轉子也就沒有繞組損耗。轉子鐵耗也沒有，因此效率較普通電機高的多。
展開 哈工大《Sci China Mater》：微觀結構調控優化高熵非晶合金磁熱性能
含稀土高熵非晶合金是近年來磁熱材料領域較受矚目的一類材料，具有較優異的磁熱性能，但其存在磁轉變溫度過低(< 60 K)的情況，這將限制合金的實際應用。
本課題組前期研究發現：Fe摻雜可有效提高含稀土磁熱高熵非晶合金的居里溫度。具體成分為(Gd36Tb20Co20Al24)100-xFex(x = 0、1、2和3 at.%)，所有四個合金成分均可成功制備出微米級纖維樣品，其中x = 2和x = 3纖維具有非晶/納米晶雙相結構。四種纖維具有在81-100 K溫區內可調節的居里溫度以及較高的磁熱性能。但由于納米晶含量過小，x =2和x = 3合金纖維僅觀察到納米晶對磁熱曲線的寬化作用。
為了進一步探究納米晶相對高熵非晶合金的磁熱性能和臨界行為的具體影響機制，需要進一步增加納米晶含量。非晶合金的可控晶化可以通過退火處理來實現，相關退火處理方法通常分為：在保護氣體條件下退火、在磁場條件下退火、在壓力條件下退火或電流退火等，其中，對于合金纖維而言，電流退火具有工藝參數精確可控、防止纖維變脆等優點，此外電流退火還可保持加熱過程中產生的晶粒尺寸在納米尺度范圍內。因此，在本研究中，我們選用電流退火處理Fe摻雜高熵合金纖維。
展開 電機設計及電機仿真APP系列之—永磁無刷直流電機仿真APP
電機的各種工作狀態和參數變化。用戶可通過調整仿真參數，快速得到電機的響應和性能參數，從而進行針對性的優化和改進。借助仿真APP，可大大減少電機設計迭代次數和成本，提高測試效率和準確性。
對了，此APP非彼APP，不用下載安裝，直接瀏覽器（手機也可以）打開，調整各項參數（定轉子、定子槽尺寸等）就可以在線云端計算，非常方便哦。如果不符合要求，還可以個性化定制，資深電機設計仿真工程師幫你搞定。
小編整理了10款不同類型的電機仿真APP，介紹給大家，請查看：https://www.yqgqt.org.cn/post/1953876
下面給大家介紹一款好用的“永磁無刷直流電機仿真APP”。
永磁無刷直流電機是一種采用永磁體建立磁場并通過電子換向器控制電流方向的直流電動機。由于永磁體的高磁能積和電子換向器的高效控制，永磁無刷直流電機具有較高的運行效率和較低的能耗。因此，以其高效節能、運行可靠、調速性能好等優點，在航空航天、工業自動化等領域得到了廣泛應用。
本APP可實現永磁無刷直流電機仿真計算，得到電機的磁密云圖、磁鏈、反電動勢、電磁轉矩、鐵芯損耗等結果。
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仿真計算結果展示（部分）
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展開 電機設計及電機仿真APP系列之——高速永磁同步電機仿真APP介紹
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高速永磁同步電機作為一種先進的電機技術，它具有高轉速、高效率、高功率密度等顯著特點。被廣泛應用于工業、新能源汽車、航空航天、風力發電等領域。隨著技術的不斷進步和市場需求的不斷增加，其性能將不斷優化和提升，為各行各業的發展提供強有力的支持。
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