Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ nạp từ nam châm vĩnh cửu động cơ đồng bộ khởi động trực tiếp công suất 11kw 1500rpm

HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN
NGUYỄN VĂN HIỂU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN VĂN HIỂU

CHUYÊN NGÀNH- KỸ
THUẬT ĐIỆN- THIẾT BỊ ĐIỆN

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ nạp từ nam châm vĩnh cửu động cơ đồng
bộ khởi động trực tiếp công suất 11kW -1500rpm.

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGHÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

s
Hà Nội – Năm 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN VĂN HIỂU

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ NẠP TỪ NAM CHÂM
VĨNH CỬU ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP

CÔNG SUẤT 11kW – 1500rpm

Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN-THIẾT BỊ ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGHÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC :
1. TS. BÙI MINH ĐỊNH


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn : NGUYỄN VĂN HIỂU
Đề tài luận văn: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ nạp từ nam châm vĩnh cửu
động cơ đồng bộ khởi động trực tiếp công suất 11kW -1500rpm

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện hướng Thiết bị điện
Mã số SV: CB170160
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn
xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng
ngày 25/10/2018 với các nội dung sau:
- Trình bày lại bố cục luận văn chia làm 3 chương chính.
- Rà sốt lại các hình vẽ và việt hóa các hình vẽ.
- Chỉnh sửa lại một số lỗi chính tả.
- Phân tích và tính tốn lại thơng số tụ xả ( trang 60 )
Ngày
Giáo viên hướng dẫn

tháng

năm

Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

SĐH.QT9.BM11

Ban hành lần 1 ngày 11/11/2014


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN
Đến với khoá học Cao học chuyên ngành Kỹ thuật điện, đƣợc học tập và
nghiên cứu tại bộ môn Thiết bị điện- điện tử, tôi thấy mình rất vinh dự vì trƣớc đây
là sinh viên và giờ đây là học viên cao học tại bộ môn. Qua luận văn này, tôi xin gửi
lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn đã trang bị những
kiến thức rất cần thiết để chúng tôi- những kĩ sƣ và sau này là những thạc sĩ chuyên
ngành Thiết bị điện- điện tử có thể tự tin áp dụng vào cơng việc của mình.
Để luận văn có thể hồn thành nhƣ ngày hơm nay tơi xin đƣợc bày tỏ lòng
biết ơn đến thầy Tiến sĩ Bùi Minh Định- Bộ môn Thiết bị điện- điện tử- Trƣờng đại
học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi rất nhiều.
Cuối cùng tôi muốn cám ơn gia đình, bạn bè đã ln quan tâm, ủng hộ, động
viên tôi trong suốt thời gian qua.
Mặc dù đã cố gắng hết sức mình, nhƣng do khả năng hạn chế của bản thân
cho nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc các góp
ý từ các thầy cô, các đồng nghiệp quan tâm đến luận văn này để vấn đề nghiên cứu

trong luận văn đƣợc sáng tỏ, hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018

Nguyễn Văn Hiểu


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:
1. Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn
của thầy TS. Bùi Minh Định- Bộ môn Thiết bị điện- điện tử- Trƣờng Đại học
Bách Khoa Hà Nội.
2. Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều đƣợc trích dẫn rõ ràng và hợp lệ.
3. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá, tơi xin
chịu hồn tồn trách nhiệm.
Học viên

Nguyễn Văn Hiểu


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ nạp từ nam châm vĩnh cửu động cơ đồng bộ
khởi động trực tiếp công suất 11kW -1500rpm.
Tác giả luận văn: Nguyễn Văn Hiểu
Khóa: 2017B

Người hướng dẫn: TS. Bùi Minh Định
Từ khóa (Keyword): NCVC, Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor –
LSPMSM: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp.
Nội dung tóm tắt:
a) Lý do chọn đề tài:
Ngày nay, động cơ điện không đồng bộ (KĐB) roto lồng sóc là nhóm động cơ phổ
biến nhất trong số các loại động cơ điện. Ƣu điểm chính của động cơ KĐB là kết cấu đơn
giản, bảo dƣỡng và vận hành dễ dàng, giá thành thấp và độ tin cậy tƣơng đối cao. Tuy
nhiên loại động cơ này cũng có một số nhƣợc điểm, đó là khe hở khơng khí nhỏ, hiệu suất
và hệ số cơng suất thấp so với động cơ điện đồng bộ.
Trƣớc tình hình thay đổi nhanh chóng của khí hậu, vấn đề hiệu suất năng lƣợng trở nên
quan trọng hơn bao giờ hết. Sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả đang là chủ đề
chính trong mọi lĩnh vực và trong các sản phẩm ứng dụng và đặc biệt là điều chỉnh tốc độ
trong truyền động điện. Một trong những giải pháp hiệu quả hiện nay là sử dụng hệ truyền
động sử dụng động cơ nam châm vĩnh cửu (NCVC).
Trong những năm gần đây, vật liệu chế tạo nam châm đất hiếm chất lƣợng cao đã phát
triển rất tốt nên giá thành giảm dần, tạo môi trƣờng thuận lợi cho động cơ LSPMSM phát


triển và trở thành sản phẩm thƣơng mại có thể cạnh tranh với các động cơ không đồng bộ
(IM) và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM).
Trên thế giới, động cơ LSPMSM đạt hiệu suất IE2 và IE3 đã đƣợc nghiên cứu và chế tạo
thành công với rất nhiều sản phẩm với dải công suất từ vài W đến hàng trăm kW. Nhờ đó
mà nó có đƣợc những ƣu điểm vƣợt trội nhƣ: tổn hao thấp, mật độ cơng suất cao, kích
thƣớc nhỏ gọn, hệ số cơng suất xấp xỉ bằng 1 và đặc biệt là có khả năng tự khởi động.
LSPMSM rất phù hợp với những ứng dụng yêu cầu tốc độ không đổi và công suất nhỏ
Nam châm vĩnh cửu trong động cơ PMSM đóng vai tr nhƣ một nguồn từ thông.

iệu

suất và mô men động cơ LSPMSM phụ thuộc rất nhiều vào chất lƣợng của nam châm.
Chính vì vậy, khâu từ hóa nam châm vĩnh cửu đóng vai tr rất quan trọng.
Với tính cấp thiết nhƣ vậy nên em đã lựa chọn đăng ký thực hiện đề tài: ” Nghiên
cứu thiết kế, chế tạo bộ nạp từ nam châm vĩnh cửu động cơ đồng bộ khởi động trực
tiếp cơng suất 11kW -1500rpm.”.
b) Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
Mục đích của đề tài là xây dựng đƣợc phƣơng pháp nạp từ cho nam châm sử dụng
vật liệu từ có đặc tính tối ƣu đảm bảo mật độ từ dƣ lớn nhất, duy trì mật độ từ dƣ lâu dài.
phải tạo ra bộ nạp từ mà có thể điều chỉnh đƣợc điện áp, d ng điện nạp và thời gian nạp
từ. Ngồi ra, bài viết cũng có thể dùng tham khảo trong các nghiên cứu sau này để mở
rộng và phát triển hơn nữa các hệ thống sản xuất động cơ ở nƣớc ta.
Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn thời điểm hiện tại là các động cơ đồng bộ
NCVC công suất vừa và nhỏ sử dụng trong các hệ thống quạt gió, bơm…
c) Nội dung chính của luận văn đƣợc trình bày thành các chƣơng nhƣ sau:


Chƣơng 1: TỔNG QUAN.
Chƣơng 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN P ƢƠNG ÁN, T IẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG BỘ
NẠP TỪ BỘ NẠP TỪ NAM C ÂM VĨN CỬU.
Chƣơng 3: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ NẠP TỪ NAM C ÂM VĨN

CỬU CHO

ĐỘNG CƠ LSPMSM 11 kW – 1500rpm.
d) Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Tìm hiểu về động cơ điện đồng bộ NCVC, đặc biệt quan tâm đến vật liệu từ chế tạo rôto
và phƣơng pháp nạp từ cho động cơ.
- Xây dựng thiết kế máy nạp từ cho nam châm vĩnh cửu sử dụng vật liệu đất hiếm NdFeB.
- Đƣa ra các kết luận cho việc thiết kế chế tạo máy nạp từ chuyên dụng ứng dụng vào việc
chế tạo động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.

e) Kết luận:
Sau một năm thực hiện đề tài, em đã hoàn thành bản luận văn này với sự giúp đỡ
và ủng hộ nhiệt tình của các thầy cơ, bạn bè, gia đình và sự nỗ lực của bản thân. Bản luận
văn này mới chỉ dừng lại ở các kết quả nghiên cứu – thiết kế, có chế tạo thử, hy vọng đây
cũng là một tài liệu tích cực cho q trình nghiên cứu, thiết kế phục vụ cho việc nghiên
cứu đƣa vào sản xuất động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp ở Việt
Nam. Do còn hạn chế về kiến thức, tài liệu tham khảo và trình độ ngoại ngữ nên khơng
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cơ
giáo, bạn bè và những ai quan tâm đến vấn đề này để bản luận văn của em đƣợc hoàn
chỉnh và có ý nghĩa hơn. Em xin chân thành cảm ơn!


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
LSPMSM

Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor

PMSM

Permanent Magnet Synchronous Motor

PM

Permanent Magnet

ĐC KĐB

Động cơ không đồng bộ

MBA

Máy biến áp

NCVC

Nam châm vĩnh cửu


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Bảng so sánh động cơ IM và động cơ LSPMSM

4

Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật cơ bản mạch nạp từ đƣợc đề xuất thiết kế,
chế tạo

44

Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của vi điều khiển PIC 16f676

56

Bảng 2.2. Thơng số hình học máy biến áp nạp từ

57

Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật của tụ đƣợc lựa chọn

61

Bảng 2.4. So sánh tuổi thọ của bộ tụ dựa vào cấu trúc mạch

65

Bảng 2.5. Thông số kỹ thuật của IGBT đƣợc lựa chọn

68

Bảng 2.6. Thông số kỹ thuật của IC Driver MC33153

69

Bảng 3.1. Kết quả đánh giá hiệu suất của động cơ LSPMSM 11kW –
1500 rpm với nam châm đƣợc từ hóa, đo trên bộ test bench tiêu chuẩn
IEC

84


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1. So sánh động cơ LSPMSM với các động cơ khác

3

Hình 1.2. Hình ảnh phát triển của các vật liệu chế tạo nam châm

8

Hình 1.3. Đƣờng cong khử từ của vật liệu NdFeB theo nhiệt độ

10

Hình 1.4. Quá trình sản xuất nam châm NdFeB đ ng hƣớng đƣợc nung
kết

11

Hình 1.5. Đƣờng cong từ hóa của nam châm từ cứng– Lực kháng từ

13

Hình 1.6. Đƣờng cong từ hóa của nam châm từ cứng- Tích năng lƣợng

14

Hình 1.7. Đƣờng cong từ hóa của nam châm từ cứng - Từ cảm dƣ
hoặc

15

Hình 1.8. Đƣờng cong khử từ của vật liệu NdFeB

15

Hình 1.9. Bộ nạp từ Half-Cycle Magnetizer

18

Hình 1.10. Hệ thống nạp từ Capacitive Discharge Magnetizer, 1944

18

Hình 1.11. Bộ nạp từ cho nam châm gắn trên rơto máy điện đồng bộ 150
KVA [12]

20

Hình 1.12. Dạng sóng điện áp và dịng điện đƣợc cấp bởi bộ nạp từ

20

Hình 1.13. Mạch tƣơng đƣơng của bộ nạp từ mức năng lƣợng cao

21

Hình 1.14. Mơ hình máy nạp từ kiểu xung dùng trong phân tích của
T.Nakata

21

Hình 1.15. Kết cấu cuộn dây nạp từ

22

Hình 1.16. Dạng sóng điện áp, dòng điện và từ cảm tạo ra bởi thiết bị
nạp từ

22

Hình 1.17. Sơ đồ mạch tƣơng đƣơng cho máy nạp từ kiểu tụ xả

23

Hình 1.18. Đặc tính từ hóa của nam châm NdFeB

23

Hình 1.19. Thiết kế máy nạp từ kiểu tụ

24

Hình 1.20. Phân bố mật độ từ thơng trong lõi khơng khí của máy nạp từ

25

Hình 1.21. Đặt phơi nam châm lên khối thép sắt từ sẽ cải thiện phân bố

25


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
từ trƣờng bên trong lõi thép đồng đều hơn, cao hơn
Hình 1.22. Cấu trúc máy nạp từ xung và mạch điện thay thế

26

Hình 1.23. Sự tƣơng đồng về mặt kết quả giữa hai phƣơng pháp phân
tích

26

áp dụng cho máy nạp từ
Hình 1.24. Mơ hình máy nạp từ kiểu tụ

27

Hình 1.25. Sơ đồ mạch nạp từ của hai hệ thống cần so sánh kinh tế

27

Hình 1.26. Mơ hình bộ gá 3D cho thiết bị nạp từ

27

Hình 1.27. Mạch nạp từ xung, kiểu tụ

28

Hình 1.28. Mạch cấp dịng điện từ hóa vào dây quấn stato động cơ

29

Hình 1.29. Sự phụ thuộc của mức độ từ hóa vào dung lƣợng và điện áp
của tụ điện

29

Hình 1.30. Mạch nạp từ cải tiến của Shen Chen

30

Hình 1.31. Sơ đồ mạch nạp từ đƣợc đề xuất bởi D. H. Kang

30

Hình 1.32. Dữ liệu thực nghiệm đo từ máy nạp từ

31

Hình 1.33. Kết cấu khung gá của bộ nạp từ

31

Hình 1.34. Hệ thống nạp từ Small Pulsed High Magnetic Field Device

32

Hình 1.35. Hệ thống nạp từ

33

Hình 1.36. Kết cấu khung gá của bộ nạp từ

33

Hình 1.37. Hệ thống nạp từ kiểu tụ dịng cộng hƣởng

34

Hình 1.38. Dạng sóng dịng điện nạp từ a) Mơ phỏng ; b) Thực nghiệm

34

Hình 1.39. Quy trình chế tạo nam châm thiêu kết

36

Hình 1.40. Dây chuyền chế tạo nam châm

36

Hình 1.41. Bộ nạp từ và mạch điện tạo dịng nạp cho động cơ LSPMSM

38

Hình 1.42. Quy trình thiết kế hệ thống nạp từ sau lắp ráp cho động cơ
LSPMSM

39

Hình 1.43. Thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống nạp từ cho động cơ
LSPMSM 5hp – 1800 rpm

39

Hình 1.44. Phân bố của từ trƣờng khi dòng điện nạp từ đƣợc cấp vào các
thanh dẫn rơto

40

Hình 1.45. Nạp từ sử dụng dây quấn 2 pha A và C đối với động cơ

40


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
PMSM
Hình 1.46. Vị trí rơto để từ hóa chính xác và phân bố từ trƣờng trong
q trình từ hóa

41

Hình 1.47. Mơ hình hệ thống nạp từ nam châm sau khi lắp ráp

41

Hình 1.48. Các thơng số kỹ thuật cơ bản của máy nạp từ Dexing

42

Hình 1.49. Máy nạp từ Impulse magnetizer X series, Đức

43

Hình 1.50. Thơng số kỹ thuật của máy nạp từ Impulse magnetizer X
series
Hình 1.51. Dạng sóng dịng điện xung ứng với chế độ nạp từ hoặc khử

43
44

từ
Hình 2.1. Mạch nạp từ khơng có trở xả

45

Hình 2.2. Mạch nạp từ dạng 1 có thêm điện trở xả

46

Hình 2.3. Mạch nạp từ với biến áp xung đầu ra

47

Hình 2.4. Cơ cấu nạp từ với điện dung thay đổi đƣợc

47

Hình 2.5. Mạch nạp từ kiểu lƣỡng cực

48

Hình 2.6 Mơ hình mạch nạp từ tụ xả kiểu thơng thƣờng

48

Hình 2.7. Mạch chỉnh lƣu cầu ba pha cho máy nạp từ đƣợc thiết kế

51

Hình 2.8. Mạch nạp RC

51

Hình 2.9. Đồ thị biểu diễn thời gian nạp tụ

52

Hình 2.10. Mạch điều khiển sử dụng so sánh điện áp

53

Hình 2.11. Sơ đồ mạch nạp từ cho nam châm vĩnh cửu

53

Hình 2.12. Dạng sóng điện áp và dịng điện trong q trình xả, nạp từ

54

Hình 2.13. Phƣơng án lắp song song 5 van IGBT để chia dịng nạp từ

55

Hình 2.14. Vi điều khiển PIC 16f676

55

Hình 2.15. Cầu chỉnh lƣu cầu ba pha 50A

58

Hình 2.16. Tính tốn giá trị bộ tụ nạp sử dùng cơng cụ Matlab

60

Hình 2.17. Mơ phỏng mạch phóng nạp từ trên phần mềm PSIM

60

Hình 2.18. Dạng sóng dịng điện nạp từ

60

Hình 2.19. Tụ U36F 6000μF/500V

61

Hình 2.20. Các cấu trúc mạch cân bằng điện áp

62


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hình 2.21. Kết quả điện áp khi sử dụng mạch cân bằng điện trở

63

Hình 2.22. Kết quả điện áp khi sử dụng mạch cân bằng kết hợp van-trở

63

Hình 2.23. Cấu trúc mạch sử dụng bộ Buck/Boost

64

Hình 2.24. Cấu trúc mạch sử dụng bộ Flyback với 2 cuộn thứ cấp

64

Hình 2.25. Cấu trúc mạch sử dụng mạch biến đổi thuận

65

Hình 2.26. Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên hoạt động của tụ

67

Hình 2.27. Kết quả so sánh điện áp trên 2 tụ với 2 dịng nạp xả ±400 V

68

Hình 2.28. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy nạp từ

70

Hình 2.29. Sơ đồ mắc nối tiếp các van

71

Hình 2.30. Bảo vệ thiết bị điện tử khỏi chọc thủng do xung điện áp

71

Hình 2.31. Mơ phỏng mạch nạp từ sử dụng ANSYS Maxwell

72

Hình 3.1. Gắn nam châm vĩnh cửu vào roto

73

Hình 3.2. Hình ảnh minh họa gắn nam châm vĩnh cửu vào roto

74

Hình 3.3. Xung dịng điện trong 1 chu kỳ

74

Hình 3.4. Đƣờng cong q trình từ hóa

75

Hình 3.5. Đƣờng cong đặc tính B-H Nam châm NdFe

75

Hình 3.6. Nam châm vĩnh cửu đƣợc gắn bên trong roto

76

Hình 3.7. Nạp từ bằng dây quấn stato

76

Hình 3.8. Cấu trúc mạch nạp từ roto nam châm vĩnh cửu

77

Hình 3.9. Cấu trúc mạch nạp từ roto nam châm vĩnh cửu

77

Hình 3.10. Bo mạch điều khiển máy nạp từ đã đƣợc chế tạo

78

Hình 3.11. Ghép nối hồn chỉnh bộ nạp từ và kết cấu rơto đƣợc sử dụng
để nạp từ

79

Hình 3.12. Quá trình lắp ráp phơi nam châm vào rơto để chuẩn bị từ hóa

79

Hình 3.13. Động cơ LSPMSM sau khi đƣợc từ hóa, tiến hành đo thử
nghiệm hiệu năng

80


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU

1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

3

1.1. Giới thiệu về động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực
tiếp

3

1.2. Tình hình thực tiễn chế tạo động cơ đồng bộ NCVC khởi động trực
tiếp

5

1.2.1. Tình hình trên thế giới
1.2.2. Tình hình trong nƣớc
1.3. Những nghiên cứu về nam châm vĩnh cửu dùng cho động cơ
LSPMSM
1.4. Các đặc trƣng cơ bản của nam châm vĩnh cửu
1.4.1. Lực kháng từ
1.4.2. Tích năng lƣợng từ cực đại
1.4.3. Cảm ứng từ dƣ
1.4.4. Nhiệt độ Curie
1.4.5. Mật độ từ tích hiệu dụng
1.5. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu về bộ nạp từ
1.5.1. Giới thiệu về hệ thống nạp từ nam châm vĩnh cửu
1.5.2. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài về bộ nạp từ
1.5.3. Các nghiên cứu trong nƣớc về bộ nạp từ
1.6. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu về phƣơng pháp nạp từ cho động
cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp (LSPMSM)
1.7. Thông số kỹ thuật của bộ nạp từ nam châm vĩnh cửu

5
6
6
12
12
13
14
14
15
16
16

17
35
37
42

CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN, THIẾT KẾ
VÀ MƠ PHỎNG BỘ NẠP TỪ BỘ NẠP TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU

45

2.1. Phân tích và lựa chọn phƣơng án thiết kế bộ nạp từ nam châm vĩnh
cửu
2.1.1. Lựa chọn sơ đồ mạch lực
2.1.2. Lựa chọn mạch chỉnh lƣu
2.1.3. Phân tích, lựa chọn phƣơng pháp điều khiển quá trình nạp tụ

45
45
49
51


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
2.1.4. Phân tích, lựa chọn phƣơng pháp điều khiển q trình nạp từ
2.2. Tính tốn thiết kế mạch lực cho bộ nạp từ nam châm vĩnh cửu
2.2.1. Tính tốn, thiết kế máy biến áp cho bộ chỉnh lƣu
2.2.2. Tính tốn, lựa chọn van bán dẫn chỉnh lƣu cầu
2.2.3. Tính tốn, lựa chọn bộ tụ điện
2.2.4. Tính tốn, lựa chọn khóa chuyển mạch IGBT và mạch điều
khiển

2.2.5. Thiết kế mạch bảo vệ quá điện áp cho thiết bị bán dẫn
2.2.6. Tính tốn, thiết kế cơ cấu nạp từ bằng cuộn dây – lõi thép
cho máy nạp từ
CHƢƠNG 3 CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ NẠP TỪ NAM CHÂM
VĨNH CỬU CHO ĐỘNG CƠ LSPMSM 11 kW
3.1. Phƣơng án nạp từ trong chế tạo bộ nạp từ nam châm vĩnh cửu cho
động cơ LSPMSM 11kW – 1500 rpm
3.1.1. Phƣơng án nạp từ trƣớc
3.1.2. Phƣơng án nạp từ sau
3.2. Chế tạo bộ nạp từ

53

56
57
58
68
70
72
73
73
73
76

3.3. Thử nghiệm và vận hành bộ nạp từ

79
83

3.4. Kết luận

84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

86

TÀI LIỆU THAM KHẢO

87


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Trên thế giới, động cơ điện đồng bộ NCVC đƣợc sử dụng khá phổ biến thay
thế cho động cơ không đồng bộ bởi tính ƣu việt của nó nhƣ hiệu suất và cosφ cao.
Trong nƣớc, hiện chƣa có cơ sở sản xuất nào chế tạo thƣơng phẩm loại động cơ này,
các nghiên cứu về loại động cơ này cũng cũng rất ít. Động cơ đồng bộ NCVC sử
dụng trong nƣớc 100% là nhập khẩu với giá thành cao. Vì vậy việc nghiên cứu để đi
đến thiết kế chế tạo trong nƣớc, thay thế nhập ngoại là vấn đề có tính thời sự trong
giai đoạn hiện nay.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp từ lƣới điện (LineStart Permanent Magnet Synchronous Motor - LSPMSM) là một loại động cơ có
những ƣu điểm hơn so với động cơ đồng bộ truyền thống. Trong kết cấu của động
cơ này, nam châm vĩnh cửu kích từ là một thành phần quan trọng. Do giá trị từ dƣ
của nam châm vĩnh cửu này có nhiều ảnh hƣởng đến hiệu suất làm việc của loại
động cơ này. Để nạp từ cho nam châm vĩnh cửu phục vụ cho động cơ này, máy nạp
từ là một chi tiết quan trọng cần đƣợc nghiên cứu thiết kế. Vì vậy, trong đề tài này,
tơi đặt vấn đề nghiên cứu các loại nam châm, tính chất vật lý, cách thức nạp từ và

các cấu trúc máy nạp từ cho nam châm vĩnh cửu dùng cho động cơ LSPMSM để
đƣa ra những kết luận khoa học hỗ trợ cho việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo loại
động cơ này.
II. Đối tƣợng, mục đích, phạm vi nghiên cứu
Trong luận văn này, ta nghiên cứu động cơ đồng bộ NCVC công suất vừa và
nhỏ. Nội dung nghiên cứu bao gồm:
-Tìm hiểu về động cơ điện đồng bộ NCVC, đặc biệt quan tâm đến vật liệu từ
chế tạo rôto và phƣơng pháp nạp từ cho động cơ.
-Xây dựng thiết kế máy nạp từ cho nam châm vĩnh cửu sử dụng vật liệu đất
hiếm NdFeB.
- Đƣa ra các kết luận cho việc thiết kế chế tạo máy nạp từ chuyên dụng ứng
dụng vào việc chế tạo động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.

1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

III. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phân tích các tài liệu liên quan đến động cơ đồng bộ NCVC để xây dựng
phƣơng pháp nạp từ, nguyên lý làm việc mạch nạp từ, phân loại, cơng dụng và phân
tích ƣu, nhƣợc điểm. Đánh giá lựa chọn các thông số cơ bản đƣa ra thiết kế và triển
khai mơ hình thực tế.
IV. Bố cục trình bày
Luận văn đƣợc trình bày trong 4 chƣơng, cụ thể:
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN
CHƢƠNG 2 - PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN, THIẾT KẾ VÀ
MƠ PHỎNG BỘ NẠP TỪ BỘ NẠP TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU
CHƢƠNG 3 - CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ NẠP TỪ NAM CHÂM VĨNH
CỬU CHO ĐỘNG CƠ LSPMSM 11 kW – 1500rpm

2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động trực tiếp có tên tiếng Anh là
Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor, thƣờng đƣợc viết tắt là
LSPMSM. Động cơ LSPMSM đƣợc nghiên cứu đầu tiên bởi F.W Merrill vào năm
1955 [1]. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu, loại động cơ này khó đƣợc hiện thực và
sản xuất thƣơng mại do chất lƣợng nam châm còn rất thấp và động cơ làm việc
không ổn định. Trong những năm gần đây, vật liệu chế tạo nam châm đất hiếm chất
lƣợng cao đã phát triển rất tốt nên giá thành giảm dần, tạo môi trƣờng thuận lợi cho
động cơ LSPMSM phát triển và trở thành sản phẩm thƣơng mại có thể cạnh tranh
với các động cơ không đồng bộ (IM) và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
(PMSM).
Trên thế giới, động cơ LSPMSM đạt hiệu suất IE2 và IE3 đã đƣợc nghiên
cứu và chế tạo thành công với rất nhiều sản phẩm với dải công suất từ vài W đến
hàng trăm kW. Về ý tƣởng thiết kế, LSPMSM có thể coi là loại động cơ lai giữa hai
kiểu: động cơ không đồng bộ (IM) và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
(PMSM). Nhờ đó mà nó có đƣợc những ƣu điểm vƣợt trội của cả hai loại động cơ
này nhƣ: tổn hao thấp, mật độ cơng suất cao, kích thƣớc nhỏ gọn, hệ số công suất
xấp xỉ bằng 1 và đặc biệt là có khả năng tự khởi động. LSPMSM rất phù hợp với
những ứng dụng yêu cầu tốc độ khơng đổi và cơng suất nhỏ.

Hình 1.1. So sánh động cơ LSPMSM với các động cơ khác
Trong báo cáo nghiên cứu động cơ hiệu suất cao LSPMSM [2] W.Fei,
P.C.K.Luk, J.Ma, J.X.Shen, G.Yang năm 2009 đã so sánh kết quả đạt đƣợc của

động cơ LSPMSM với động cơ không đồng bộ ban đầu để chỉ ra hiệu suất và hệ số
công suất có thể cải thiện đáng kể. Nam châm đƣợc sử dụng ở đây là NdFe35SH có
3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
năng lƣợng lớn, nhiệt độ Currier cao. Động cơ nguyên mẫu là loại có ký hiệu:
Y90S-4.
Sau khi cho động cơ vận hành ổn định, đo lƣờng các giá trị hiệu suất và hệ số
công suất ở các tải khác nhau, so sánh giá trị của động cơ LSPMSM và động cơ
khơng đồng bộ ngun mẫu, có bảng 1.1.
Bảng 1.1. Bảng so sánh động cơ IM và động cơ LSPMSM

Bảng 1.1 cho thấy rằng động cơ LSPMSM so với động cơ không đồng bộ
cùng công suất khi thử nghiệm thực tế cho kết quả công suất và hệ số công suất cải
thiện đáng kể, kết quả này cũng phù hợp với việc kiểm nghiệm ban đầu bằng lý
thuyết sử dụng mơ hình FEA. Việc kiểm tra so sánh kết quả thực tế để xác nhận
rằng hiệu suất và hệ số công suất đã đƣợc nâng cao đáng kể so với động cơ không
đồng bộ nguyên mẫu với các biến đổi động cơ với chi phí thấp.
Tác giả Tomas Modeer nghiên cứu động cơ LSPMSM [5] năm 2007, theo
tác giả động cơ loại này có ƣu điểm hiệu suất và kích thƣớc nhỏ gọn hơn khi so
sánh với động cơ không đồng bộ tiêu chuẩn đƣợc sử dụng trong các ngành công
nghiệp. Tuy nhiên, động cơ loại này cũng có một số nhƣợc điểm nhƣ q trình khởi
động khó khăn, cấu trúc rotor phức tạp và việc cộng thêm giá thành các khối nam
châm cũng làm cho chi phí sản xuất động cơ tăng lên đáng kể so với động cơ khơng
đồng bộ.
1.2. Tình hình thực tiễn chế tạo động cơ đồng bộ NCVC khởi động trực tiếp
1.2.1. Tình hình trên thế giới
Động cơ điện là một bộ phận khơng thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta,
do đó tính năng của chúng khơng ngừng đƣợc nâng cao. Động cơ điện khơng đồng

bộ (KĐB) roto lồng sóc là nhóm động cơ phổ biến nhất trong số các loại động cơ
điện. Ƣu điểm chính của động cơ KĐB là kết cấu đơn giản, bảo dƣỡng và vận hành
dễ dàng, giá thành thấp và độ tin cậy tƣơng đối cao. Tuy nhiên loại động cơ này
4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
cũng có một số nhƣợc điểm, đó là khe hở khơng khí nhỏ, hiệu suất và hệ số công
suất thấp so với động cơ điện đồng bộ.
Trƣớc tình hình thay đổi nhanh chóng của khí hậu, vấn đề hiệu suất năng
lƣợng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả
đang là chủ đề chính trong mọi lĩnh vực và trong các sản phẩm ứng dụng và đặc biệt
là điều chỉnh tốc độ trong truyền động điện. Một trong những giải pháp hiệu quả
hiện nay là sử dụng hệ truyền động sử dụng động cơ nam châm vĩnh cửu (NCVC).
Với sự phát triển nhanh và mạnh của nam châm vĩnh cửu đất hiếm nhƣ SmCo và Nd-Fe-B, không những nâng cao đƣợc hiệu suất của động cơ đồng bộ mà cịn
nâng cao đƣợc mật độ cơng suất, chất lƣợng và hiệu năng động học. Giá thành của
vật liệu đất hiếm cũng ngày càng giảm và công nghệ định dạng nam châm vĩnh cửu
cũng ngày càng thuận lợi hơn, khiến cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ngày
càng trở nên phổ biến.
Với những tiện ích do động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đem lại, trên thế
giới động cơ loại này đã đƣợc nghiên cứu chế tạo thành công với rất nhiều sản
phẩm với dải công suất từ mW đến hàng trăm kW. Tính năng kĩ thuật của các loại
động cơ này cũng đã đƣợc các hãng chế tạo máy điện nổi tiếng trên thế giới nhƣ:
Siemens, ABB, General Electric, ... cải tiến thiết kế tối ƣu. Các sản phẩm đƣợc áp
dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của nền kinh tế nhƣ: công nghiệp, nông nghiệp, y
tế, quân sự, giao thông… cũng nhƣ dân dụng.
Bên cạnh công nghệ chế tạo, vật liệu mới cũng đƣợc nghiên cứu sâu để áp
dụng vào máy điện, nhằm nâng cao hiệu suất, giảm trọng lƣợng, nâng cao chất
lƣợng điều khiển trong hệ thống truyền động điện.
Hiệu suất và mô men động cơ LSPMSM phụ thuộc rất nhiều vào chất lƣợng

của nam châm. Chính vì vậy, khâu từ hóa nam châm vĩnh cửu đóng vai trị rất quan
trọng. Thứ nhất, nam châm phải đảm bảo mật độ từ dƣ lớn nhất. Thứ hai là phải
đảm bảo duy trì mật độ từ dƣ lâu dài. Muốn vậy, cần phải tạo ra bộ nạp từ mà có thể
điều chỉnh đƣợc điện áp, dịng điện nạp và thời gian nạp từ. Cấu trúc cơ bản của bộ
nạp gồm có bộ chỉnh lƣu một chiều điện áp cao để đủ nạp cho các dãy tụ, bộ nạp và
xả năng lƣợng tụ và cuối cùng là bộ nạp từ.

5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
1.2.2. Tình hình trong nƣớc
Ở Việt Nam, trong lĩnh vực sản xuất máy điện quay có hai công ty sản xuất
máy điện lớn nhất trong nƣớc là Công ty Cổ phần Chế tạo điện cơ Hà Nội (HEM)
và Công ty TNHH nhà nƣớc một thành viên chế tạo máy điện Việt Nam – Hungari
(VIHEM) hiện sản xuất các sản phẩm chủ yếu là động cơ 1 pha và 3 pha KĐB roto
lồng sóc. Các nghiên cứu, thiết kế chế tạo cũng mới chỉ dừng ở nhóm động cơ
không đồng bộ và một vài loại động cơ 1 chiều, riêng động cơ đồng bộ NCVC chƣa
có đơn vị nào trong nƣớc nghiên cứu chế tạo một cách hoàn chỉnh để loại động cơ
này trở thành thƣơng phẩm, cạnh tranh đƣợc trên thị trƣờng với các sản phẩm cùng
loại của nƣớc ngoài.
Tuy nhiên, một số loại động cơ một chiều khơng chổi than sử dụng kích từ bằng
NCVC đã có một số cơ sở nghiên cứu chế tạo nhƣ Viện Khoa học Việt Nam,
Trƣờng ĐHBK Hà Nội...Tuy vậy mới chỉ dừng lại ở những con số hạn chế và chƣa
thành thƣơng phẩm.
Các máy phát điện đồng bộ NCVC công suất nhỏ dùng cho thủy điện cũng đã
đƣợc một số cơ sở sản xuất với quy mô nhỏ. Phần lớn những sản phẩm này vẫn
đƣợc nhập từ Trung Quốc với giá thành rẻ.
Nhƣ vậy, có thể nói rằng, động cơ đồng bộ NCVC – một loại động cơ có các chỉ
số năng lƣợng cao hiện chƣa đƣợc nghiên cứu chế tạo tại Việt Nam. Rõ ràng, đây là

một thị trƣờng tiềm năng, có cơ hội phát triển tốt cần phải tập trung nghiên cứu.
1.3. Những nghiên cứu về nam châm vĩnh cửu dùng cho động cơ LSPMSM
Hiện nay động cơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu đang phát triển rất mạnh
và dần thay thế động cơ KĐB trong các hệ truyền động. Với sự phát triển nhanh và
mạnh của nam châm vĩnh cửu đất hiếm, ví dụ nhƣ Sm-Co và Nd-Fe-B, không
những nâng cao đƣợc hiệu suất của động cơ đồng bộ mà cịn nâng cao đƣợc mật độ
cơng suất, chất lƣợng và hiệu năng động học. Giá thành của vật liệu đất hiếm cũng
ngày càng giảm và công nghệ định dạng nam châm vĩnh cửu cũng ngày càng thuận
lợi hơn, khiến cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ngày càng trở nên phổ biến.
Đầu thế kỉ 20, các loại vật liệu chế tạo nam châm vĩnh cửu đã đƣợc nghiên
cứu và phát triển, trƣớc tiên là loại thép từ [6]. Vào đầu năm 1930, vật liệu từ cho
chế tạo nam châm vĩnh cửu đã đƣợc ứng dụng vào các thiết bị cơ điện, đó là loại
hợp kim aluminum-nickel-cobalt AlNiCo. Loại hợp kim này ban đầu đƣợc sử dụng
6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
trong các thiết bị đặc biệt, tuy nhiên về sau loại hợp kim này không đƣợc phát triển
nữa, lí do lực kháng từ Hc nhỏ. Sau loại vật liệu này, ngƣời ta bắt đầu nghiên cứu
loại vật liệu nam châm vĩnh cửu Ferrit (chủ yếu là loại SrO 6(Fe2O3)) vào đầu năm
1950, với một số đặc điểm cơ bản nhƣ: lực kháng từ Hc cao hơn nhiều so với hợp
kim AlNiCo, mức độ (BH)max cũng cao hơn so với những loại vật liệu trƣớc đó,
ngồi ra giá thành chế tạo rẻ hơn. Cho đến ngày nay các loại vật liệu chế tạo nam
châm vĩnh cửu đã phát triển rất mạnh, do tỉ lệ giữa giá cả và hiệu năng của chúng đã
đƣợc thu h p đáng kể. Đã có nhiều thiết bị có kích thƣớc lớn sử dụng nam châm
vĩnh cửu đã đƣợc thiết kế, tuy nhiên với những vật liệu kể trên, ví dụ nam châm
ferrit có độ từ thẩm tƣơng đối thấp (Br), điều này dẫn đến trong sản xuất máy điện
lớn mật độ từ thơng khe hở khơng khí khó có thể nâng lên đủ cao cho các ứng dụng
hiệu năng cao.
Lƣợng từ thông do nam châm vĩnh cửu tạo ra sẽ khép vòng từ cực bắc về cực

nam. Để tạo đƣờng đi cho từ thơng, thì stator đƣợc chế tạo từ các lá thép kĩ thuật
điện, khi đó phần gơng của stator đóng vai trị nhƣ đƣờng đi cho từ thơng, phần răng
của stator đóng vai trị hút lấy lƣợng từ thơng qua nam châm ngang qua khe hở
khơng khí, với một lƣợng sức từ động MMF rất nhỏ. Điều này xảy ra tƣơng tự nhƣ
đối với rotor. Khi đó phần lớn sức từ động MMF do nam châm tạo ra đƣợc dùng để
đƣa từ thơng vƣợt qua khe hở khơng khí và khắc phục phản ứng phần ứng do dòng
stator gây ảnh hƣởng.
Nam châm vĩnh cửu trong động cơ PMSM đóng vai trị nhƣ một nguồn từ
thơng. Do đó việc tìm hiểu và lựa chọn nam châm, đặc tính của nam châm là rất
quan trọng. Trên thực tế thƣờng có 4 loại vật liệu đƣợc sử dụng để chế tạo nam
châm:
-

NdFeB, Neodymium or Neo Rare Earth

-

SmCo, Samarium Cobalt

-

SrFe2O3, Hard Ferrites or Ceramics

-

AlNiCo, Alnico magnets

7

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hình 1.2. Hình ảnh phát triển của các vật iệu chế tạo nam châm
Năm 1955, F. W. Merrill là ngƣời đầu tiên thiết kế động cơ LSPMSM [7].
Thời điểm đó nam châm đƣợc chế tạo từ hợp kim Alnico và Ferrit, nên chất lƣợng
rất thấp và làm việc không ổn định, điều này khiến cho động cơ LSPMSM khơng
đƣợc hiện thực hóa. Mãi đến năm 1980, nam châm đất hiếm hiệu năng cao mới
đƣợc phát triển. Loại vật liệu này đã giúp cho việc hình thành nên rất nhiều các
nghiên cứu về động cơ PMSM và LSPMSM hiệu năng cao từ thời điểm đó.
Tuy nhiên đến khoảng năm 1970, thì vật liệu chế tạo nam châm vĩnh cửu
chuyển sang một giai đoạn mới, đó là việc phát triển vật liệu chế tạo nam châm
Cobalt đất hiếm đƣợc nung kết, đặc biệt là hợp kim samarium-cobalt SmCo. Loại
hợp kim này có một số đặc điểm nổi bật nhƣ: độ từ dƣ và độ kháng từ cao, điều này
cho phép chế tạo các sản phẩm có mật độ năng lƣợng cao hơn đáng kể so với vật
liệu Ferrit. Cùng với những đặc điểm trên thì phạm vi khử từ thuận nghịch (độ
kháng từ nội cao Hci), khiến cho loại nam châm này chiếm vị trí lựa chọn số một
trong các ứng dụng sản xuất máy điện có hiệu năng cao. Tuy nhiên, thời điểm đó
giá loại vật liệu thơ này khá cao, khiến cho mức độ ứng dụng bị hạn chế. Chính vì
giá thành lớn nhƣ vậy, nên đặt ra vấn đề cần tìm một loại vật liệu khác có tính năng
tƣơng tự nhƣng giá thành lại rẻ hơn. Cùng với những nỗ lực nghiên cứu của các nhà
8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
khoa học thì đến năm 1983, một loại vật liệu mới đƣợc nghiên cứu thành cơng, đó
là nam châm neodymium-iron-boron NdFeB. Mặc dù chi phí giá thành thấp hơn so
với SmCo, thậm chí mật độ năng lƣợng cao hơn. Nhƣng hiện nay loại vật liệu vẫn
đang đƣợc nghiên cứu hồn thiện, do NdFeB có mức độ ổn định nhiệt thấp, làm cho
nhiệt độ Curie thấp hơn SmCo. Điều này dẫn đến các phản ứng gây ăn mòn vật liệu
NdFeB. Để khắc phục các vấn đề trên, hiện ngƣời ta chế tạo dƣới dạng bột ép, bằng

cách trộn bột đất hiếm với nhựa, cao su để tạo thành các loại nam châm dẻo (tƣơng
tự nhƣ loại bột Ferrit).
Ngày nay, nam châm đất hiếm hiệu năng cao đƣợc dùng rất rộng rãi trong
các động cơ công suất nhỏ, đặc biệt trong động cơ của các ổ đĩa cứng, với tốc độ
quay cực kì lớn. Trong các ứng dụng truyền động cơng suất lớn và chính xác, nam
châm đƣợc sử dụng trong các động cơ servo.
Trong quá trình nghiên cứu phát triển, ngoài việc làm tăng mức độ BH và độ
từ thẩm Br của vật liệu, các nhà khoa học còn nghiên cứu nâng cao nhiệt độ Currie
của thép NdFeB. Điều này dẫn đến cải thiện đƣợc đặc tính vật liệu ở nhiệt độ cao
hơn, phù hợp với những ứng dụng truyền động hiệu năng cao. Xu hƣớng chính là
thay thế một phần neodymium (Nd) bằng dysprosium (Dp), iron (Fe) bằng Cobalt
(Co) và molybdenum (Md) và Boron (B) bằng aluminum (Al). Việc bổ sung các
thành phần trên, dẫn đến việc thay đổi đáng kể các tính chất của vật liệu nhƣ: độ từ
dƣ, độ kháng từ nội (Hci), hệ số nhiệt và nhiệt độ Currie. Tuy nhiên, hiện giá thành
loại vật liệu này còn khá cao. Loại hợp kim phổ thơng với độ từ dƣ cao nhƣng ở
nhiệt độ phịng thƣờng có độ kháng từ nội thấp và hệ số nhiệt cao. Điều này dẫn đến
nhiều rủi ro về mức độ khử từ cao hơn, do đó việc lựa chọn cần có sự dung hịa giữa
mức độ BH và khả năng ổn định nhiệt. Ví dụ trong các máy điện hiệu năng cao có
thể lựa chọn loại vật liệu có mức độ ổn định nhiệt tƣơng đối cao, nhƣng có độ BH
thấp hơn. Về hệ số nhiệt giữa hai loại vật liệu SmCo và NdFeB cũng có sự khác
biệt, nếu ở nhiệt độ phịng thì hệ số nhiệt SmCo thƣờng thấp hơn so với NdFeB, tuy
nhiên khi nhiệt độ tăng cao thì hệ số nhiệt của SmCo lại cao hơn so với NdFeB.
Độ từ thẩm tƣơng đối của vật liệu NdFeB thƣờng trong khoảng r = 1.05. Do
mức độ phản ứng về ăn mịn đối với mơi trƣờng làm việc của NdFeB cao nên loại
vật liệu này thƣờng đƣợc phủ một lớp bảo vệ (ví dụ nickel), điều này lại làm tăng
chi phí của vật liệu. Một giải pháp khác là đóng kín hồn tồn nam châm trong q
trình sản xuất động cơ. Ví dụ nhúng tồn bộ nam châm vào nhựa bảo vệ, điều quan
9