永磁體基本性能參數(shù)

1、永磁體基本性能參數(shù)永磁材料： 永磁材料被外加磁場(chǎng)磁化后磁性不消失， 可對(duì)外部空間提 供穩(wěn)定磁場(chǎng)。釹鐵硼永磁體常用的衡量指標(biāo)有以下四種： 剩磁（Br）單位為特斯拉（T）和高斯（Gs） 1Gs =0.000仃將一個(gè)磁體在閉路環(huán)境下被外磁場(chǎng)充磁到技術(shù)飽和后撤消外磁場(chǎng)， 此 時(shí)磁體表現(xiàn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度我們稱之為剩磁。 它表示磁體所能提供的最 大的磁通值。從退磁曲線上可見，它對(duì)應(yīng)于氣隙為零時(shí)的情況，故在 實(shí)際磁路中磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度都小于剩磁。釹鐵硼是現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的 Br最高的實(shí)用永磁材料。磁感矯頑力（Hcb）單位是安/米（A/m ）和奧斯特（Oe）或1 Oe79.6A/m處于技術(shù)飽和磁化后的磁體在被反向充磁時(shí)，

2、 使磁感應(yīng)強(qiáng)度降為零所 需反向磁場(chǎng)強(qiáng)度的值稱之為磁感矯頑力（Hcb）。但此時(shí)磁體的磁化 強(qiáng)度并不為零，只是所加的反向磁場(chǎng)與磁體的磁化強(qiáng)度作用相互抵 消。（對(duì)外磁感應(yīng)強(qiáng)度表現(xiàn)為零）此時(shí)若撤消外磁場(chǎng)，磁體仍具有一 定的磁性能。釹鐵硼的矯頑力一般是 11000Oe以上。內(nèi)稟矯頑力（Hcj）單位是安/米 （A/m）和奧斯特（Oe） 1 Oe-79.6A/m使磁體的磁化強(qiáng)度降為零所需施加的反向磁場(chǎng)強(qiáng)度， 我們稱之為內(nèi)稟 矯頑力。內(nèi)稟矯頑力是衡量磁體抗退磁能力的一個(gè)物理量， 如果外加 的磁場(chǎng)等于磁體的內(nèi)稟矯頑力， 磁體的磁性將會(huì)基本消除。 釹鐵硼的Hcj 會(huì)隨著溫度的升高而降低所以需要工作在高溫環(huán)境下時(shí)應(yīng)

3、該選擇 高 Hcj 的牌號(hào)。磁能積（BH）單位為焦/米3 （J/m3）或高？奧（GOe）1 MGOe- 7. 96kJ/m3退磁曲線上任何一點(diǎn)的B和H的乘積既BH我們稱為磁能積，而B XH 的最大值稱之為最大磁能積 (BH)max 。磁能積是恒量磁體所儲(chǔ)存能 量大小的重要參數(shù)之一， (BH)max 越大說明磁體蘊(yùn)含的磁能量越大。設(shè)計(jì)磁路時(shí)要盡可能使磁體的工作點(diǎn)處在最大磁能積所對(duì)應(yīng)的 B 和H 附近。各向同性磁體：任何方向磁性能都相同的磁體。各向異性磁體：不同方向上磁性能會(huì)有不同；且存在一個(gè)方向，在該 方向取向時(shí)所得磁性能最高的磁體。 燒結(jié)釹鐵硼永磁體是各向異性磁 體。取向方向：各向異性的磁體能

4、獲得最佳磁性能的方向稱為磁體的取向 方向。也稱作 “取向軸”，“易磁化軸”。磁場(chǎng)強(qiáng)度：指空間某處磁場(chǎng)的大小，用 H 表示，它的單位是安 /米(A/m),也有用奧斯特(Oe)作單位的。磁感應(yīng)強(qiáng)度：磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的定義是：B=卩O(H+M)，其中H和M分別是磁化強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，而a 0是真空導(dǎo)磁率。磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱為磁通密度，即單位面積內(nèi)的磁通量。單位是特斯拉( T)。磁化強(qiáng)度：指材料內(nèi)部單位體積的磁矩矢量和，用 M 表示，單位是 安/米(Alm )。它與磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度有如下關(guān)系B=(M+H)a 0在各向同性線性媒質(zhì)中，磁化強(qiáng)度 M 和磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 成正比， M=XmH, Xm是磁化率。上式可

5、改寫成B=(1+Xm) a 0H =a 0H =a H式中ra 0稱媒質(zhì)的磁導(dǎo)率；a r=1+ X m稱媒質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率,為一純數(shù)。磁通：給定面積內(nèi)的總磁感應(yīng)強(qiáng)度。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 均勻分布于磁 體表面A時(shí)，磁通的一般算式為 二B X A。磁通的SI單位是麥克斯韋。相對(duì)磁導(dǎo)率：媒介磁導(dǎo)率相對(duì)于真空磁導(dǎo)率的比值， 即a r = a / a o。1。在CGS單位制中，卩0=1。另外，空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率在實(shí)際使用中往 往值取為 1，另外銅、鋁和不銹鋼材料的相對(duì)磁導(dǎo)率也近似為磁導(dǎo)：磁通與磁動(dòng)勢(shì)F的比值，類似于電路中的電導(dǎo)。是反映材料 導(dǎo)磁能力的一個(gè)物理量。磁導(dǎo)系數(shù) Pc ：又為退磁系數(shù)，在退磁曲線上，磁

6、感應(yīng)強(qiáng)度 Bd 與磁 場(chǎng)強(qiáng)度Hd的比率，即Pc二Bd/Hd，磁導(dǎo)系數(shù)可用來估計(jì)各種條件下 的磁通值。對(duì)于孤立磁體Pc只與磁體的尺寸有關(guān)，退磁曲線和Pc線 的交點(diǎn)就是磁體的工作點(diǎn)， Pc 越大磁體工作點(diǎn)越高，越不容易被退磁。般情況下對(duì)于一個(gè)孤立磁體取向長(zhǎng)度相對(duì)越大 Pc 越大。因此Pc是永磁磁路設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的物理量。磁滯回線 當(dāng)鐵磁質(zhì)的磁化達(dá)到飽和之后，B將不再明顯增加而趨于 定值Bs, Bs為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，此時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度 Hs稱為飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度。此后將H減小，B也隨之減小，但滯后于H的減小，當(dāng)H=0 時(shí)，B并不為零，其值Br叫乘余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱剩磁。欲使 B亦變?yōu)榱?，必須加反向磁?chǎng)，當(dāng)

7、H=-Hc時(shí)，B值變?yōu)榱?，鐵磁材料完全退磁，稱He為該材料的矯頑力。如果反向磁場(chǎng)繼續(xù)增大，鐵磁材 料將反向磁化，當(dāng)H=-HM時(shí)，磁化達(dá)到飽和B=-Bs，此后若減小反 向磁場(chǎng)，使 H=0，貝J B=-Br，當(dāng) H=Hc 時(shí)，B=0，至 H=Hs 時(shí)，B=Bs?；氐秸蝻柡蜖顟B(tài)。這樣便經(jīng)歷了一個(gè)循環(huán)過程，B隨H變化而形成 一閉合曲線，稱為鐵磁材料的磁滯回線，如下圖所示翼II號(hào)單位.11C6S»3J*ar©簾伯陰j1-J£特斯扌址T）B畐融尿）ies=io"*THHNIGssiO gJ特斯按T；4rM高au也）1G5=IO1腳將（Fn円高臭* GOe)IMGO

8、e 10/4-刖屛1ffi學(xué)量寫用單宜換算花高斯單位制（OGS）中5 =月+4前?曲在國(guó)際拆準(zhǔn)單拉制仆I）中 E二曲+J =獰0嬴1、矯頑力，內(nèi)稟矯頑力?在永磁材料的退磁曲線上，當(dāng)反向磁場(chǎng) H增大到某一值bHc時(shí)，磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0稱該反向磁場(chǎng)H值為該材料的矯頑力bHc；在反向磁場(chǎng)H= bHc時(shí)，磁體對(duì)外不顯示磁通，因此矯頑力 bHc表征永磁材料抵抗外部反向磁場(chǎng)或其它退磁效應(yīng)的能力。矯頑力bHc是磁路設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參量之一。當(dāng)反向磁場(chǎng)H= bHc時(shí)，雖然磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B為0,磁體對(duì)外不顯示磁通，但磁體內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和往往并不為0,也就是說此時(shí)磁體的磁極化強(qiáng)度 J在原來的方向

9、往往仍保持一個(gè)較大的值。因此，bHc還不足以表征磁體的內(nèi)稟磁特性； 當(dāng)反向磁場(chǎng)H增大到某一值jHc時(shí)，磁體內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和為 0,稱該反向磁場(chǎng)H值為該材料的內(nèi)稟矯頑力jHc。內(nèi)稟矯頑力 jHc 是永磁材料的一個(gè)非常重要的物理參量， 對(duì)于 jHc 遠(yuǎn) 大于 bHc 的磁體，當(dāng)反向磁場(chǎng) H 大于 bHc 但小于 jHc 時(shí)，雖然此時(shí) 磁體已被退磁到磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 反向的程度，但在反向磁場(chǎng) H 撤消后， 磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 仍能因內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和處在原來 方向而回到原來的方向。也就是說，只要反向磁場(chǎng) H 還未達(dá)到 jHc，永磁材料便尚未被完全退磁。 因此，內(nèi)稟矯頑力 jHc 是

10、表征永磁材料 抵抗外部反向磁場(chǎng)或其它退磁效應(yīng)， 以保持其原始磁化狀態(tài)能力的一 個(gè)主要指標(biāo)。矯頑力 bHc 和內(nèi)稟矯頑力 jHc 的單位與磁場(chǎng)強(qiáng)度單位相同。般磁性材料的性能可以通過其四個(gè)參數(shù)來加以表述， 即剩余磁感應(yīng) 強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱剩磁）Br （單位高斯Gs或毫特mT, 1mT=1OGs）,矯頑力Hcb （單位奧斯特Oe）,內(nèi)稟矯頑力Hcj （單位奧斯特Oe）,最大 磁能積（BH）max（單位兆高奧 MGOe）,其中Br, Hcj, max三參數(shù)又是最直接的表示。Br, Hcj, max 三者的相互關(guān)系Br 的大小一般可認(rèn)為能表明磁件充磁后的表面磁場(chǎng)的高低； Hcj 的大 小可說明磁件充磁后抗退磁及

11、耐溫高低的能力； max 是 Br 與 Hcj 乘 積的最大值，它的大小直接表明了磁體的性能高低。般來說，max相近的磁體中，Br高，Hcj就偏低；Hcj高，Br就偏 低。我們不能以Br, Hcj, max的高低來決定其好壞，要以產(chǎn)品的用途、所需的特性來確定三者的高低；即使在同等max值的條件下，也要看產(chǎn)品的用途、充磁的要求來決定采用高 Br值、低Hcj，還是反之。在同等的條件下，即相同尺寸、相同極數(shù)和相同的充磁電壓，磁能積高的磁件所獲得的表磁也高，但在相同的max值時(shí)，Br和Hcj的高低對(duì)充磁有以下影響：Br 高， Hcj 低：在同等充磁電壓下，能得到較高的表磁；Br 低， Hcj 高：要得

12、到相同表磁，需用較高充磁電壓； 對(duì)于多極充磁，要采用 Br 高 Hcj 低的磁粉，而對(duì)于磁瓦，一般采用Hcj 高 Br 低的磁粉，這是由于磁瓦用于的電機(jī)在使用中要承受較大 的去磁電流和過載。2、剩磁永磁材料在閉路狀態(tài)下經(jīng)外磁場(chǎng)磁化至飽和后， 再撤消外磁場(chǎng)時(shí)， 永 磁材料的磁極化強(qiáng)度 J 和內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 并不會(huì)因外磁場(chǎng) H 的消 失而消失， 而會(huì)保持一定大小的值， 該值即稱為該材料的剩余磁極化 強(qiáng)度Jr和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br，統(tǒng)稱剩磁。3、磁極化強(qiáng)度（J）,磁化強(qiáng)度（M）現(xiàn)代磁學(xué)研究表明：一切磁現(xiàn)象都起源于電流。磁性材料也不例外， 其鐵磁現(xiàn)象是起源于材料內(nèi)部原子的核外電子運(yùn)動(dòng)形成的微電流， 稱分子電流。這些微電流的集合效應(yīng)使得材料對(duì)外呈現(xiàn)各種各樣的宏 觀磁特性。 因?yàn)槊恳粋€(gè)微電流都產(chǎn)生磁效應(yīng)， 所以把一個(gè)單位微電流 稱為一個(gè)磁偶極子。 定義在真空中每單位外磁場(chǎng)對(duì)一個(gè)磁偶極子產(chǎn)生 的最大力矩為磁偶極矩pm,每單位材料體積內(nèi)磁偶極矩的矢量和為 磁極化