如何设计直流电机磁铁的厚度长度以及宽度？

电机磁铁通过与铁表面直接接触来获得最大的保持力，则表面积和磁铁厚度都很重要，磁铁厚度却是一个递减的参数。一个2毫米厚磁铁，并将其加倍至4毫米厚时，获得大约70-80％的力增加；一个长30mm的立方体并将其加倍，则保持力可能只会提高10-20％。磁铁的质量增加了一倍，但如果将它们堆叠起来，功率增加不会成倍增加。如果将它们并排放置，则实际上磁铁的保持力会增加一倍，因为表面积是原来的两倍。

磁铁厚度hm

磁铁厚度hm是磁铁的磁路计算长度，是磁铁最重要的尺寸之一，设计时应满足以下两项要求： a) 应能产生足够高的气隙磁密；b) 应能保证电机在任何运行状态下不会出现不可逆去磁。通常根据要求a)来确 hm的值，然后用要求b)来校核是否合适。下图是永磁磁路的空载工作图。

为了获得足够高的气隙磁密，应保证：

上述公式中，ΣF为外部磁路总压降，Fg为气隙磁压降，Ku为饱和系数即ΣF/Fg，r为磁铁相对磁导率(铁氧体r=1.1~1.3，钕铁硼r=1.5~2.0)，Kc为气隙系数。

如果取Ku=1.5~2，Kc=1.2，r=1.15代入式： Hm=5.6~14g

上式表明了磁铁厚度尺寸的范围，它大约在气隙长度的5~14倍之间，倍数高对应于气隙磁密大、饱和系数大的情况，倍数小对应于气隙磁密低、饱和系数小的情况。

按式Hm=5.6~14g选取的磁铁厚度Hm是否合理，应进行去磁校核，通常是校核电机堵转(Stall)狀況下的总去磁磁势最大值是否小于磁铁去磁曲线的矫顽磁势。

宽度(Width) W

对于圆电机，磁铁宽度W比外径Dj约小，主要是为了倒角整形，为了不影响裝配，倒角高度应小于铁壳翼仔高度。对于扁电机，磁壳宽度由铁壳宽度決定，通常W最大值比铁壳内径宽度最小值小0.1~0.2mm

长度(Axial Length) Lm

为了充分利用绕线端部的作用，应使绕线端部置于气隙磁场中，因此磁铁长度Lm要大于铁芯长度La，通常 Lm=1.1~1.2La。

对于价格较便宜的铁氧体磁铁以及绕线端部较大的电机，Lm宜大一些，NdFeB磁铁Lm不宜过大以免浪費材料。

端部外弧倒角(End Outside Chamfer) Cj

磁铁与铁壳装配时是以铁壳电机轴向定位，装配磁铁时磁铁端部与铁壳电机轴空接触部位容易倒稜形成磁碎且不易清除，因此磁铁端部外弧必须有倒角。由于铁壳眼仔深度有限，为了不影响磁铁装配，倒角不能过大。根据实际生产能力，小电机磁铁Cj=0.1~0.5mm，大号电机选Cj=0.1~0.7mm。

结论

原始磁性材料的磁强度为零，所有永磁体都需要“充电”，在此过程中，将施加外部磁场以使磁畴对齐，充电的细节决定了最终强度。如果施加与充电场相反的外部场，磁铁也会失去强度。“强度”或磁力随尺寸的增加而增加，但不是线性的，其他变量的影响更大，例如几何形状，材料和磁化强度。今天的高科技磁性材料包括NdFeB（钕/铁/硼，也称为NIB和Neo）和钐-钴。对于相同的尺寸和形状，它们的强度是其十倍以上，并且用于从耳塞到电动/混合动力汽车和风力发电机的应用。