企业培训_磁性材料基础知识培训讲座

磁性材料基礎知識培訓講座 AICMagneticsCo Ltd 馮潼江 郑胡平 目录 本教材适用于永磁材料 磁现象的本质磁性材料的分类磁性材料术语和定义磁滞回线退磁曲线永磁材料的磁性能永磁材料的其他性能附录 四大参数换算关系和稀土元素表 AICMAGNETICSLTD 一 磁現象的本質 磁鐵的磁場和電流的磁場一樣 都是由電荷的運動產生的 奧斯特通電導線現象及安培通電線管產生磁場和分子電流假說 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 磁性材料是电子工业的重要基础功能材料 广泛应用于计算机 电子器件 通讯 汽车和航空航天等工业领域和家用电器 儿童玩具等日常生活用品 随着世界经济和科学技术的迅猛发展 磁性材料的需求将空前广阔 当前我国磁性材料的发展居世界之首 已经成为世界上永磁材料生产量最大的国家 磁性材料 可用于制造磁功能器件的材料称之为磁性材料 其分类有 硬磁材料 也称永磁材料 软磁材料 半硬磁材料 磁致伸缩材料 磁性薄膜 磁性液体等 将它们统称磁功能材料 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 A 按磁材特性分類 依jHc值介定 1 軟磁材料iHc 20Oe軟磁材料主要有錳 鋅系鐵氧體 其主要用于各種變壓器 電源濾波器 電感等 软磁材料是当磁化场存在时 具有很高的磁感应强度 当磁化场去掉之后 失去磁性的材料 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 2 半硬磁材料20Oe200Oe硬磁材料主要有鐵氧體和稀土永磁材料 其主要用于永磁電機 吸附 醫療 測量控制設備 傳感器等 硬磁材料 又称永磁材料 是当磁化场去掉之后 仍能具有磁性的材料 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 B 按磁性材料成份分類 1 永磁材料 A 鐵氧體永磁Ba FerriteSr FerriteB 稀土永磁 SmCo NdFeB 等C 其他永磁 AlNiCo FeCrCo CuNiFe 等 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 2 軟磁材料 A 金属软磁材料 铁粉芯 ironpower 铁硅铝 sendust 铁镍 坡莫合金 permalloy B 铁氧体软磁材料 镍锌 Ni Zn Ferrite 锰锌 Mn Zn Ferrite 热敏Ferrite Negativetemperatureferrite C 非晶纳米晶软磁材料 铁基Fe M B M Si Zr Nb 如 Fe91Zr7B2 Fe88 7Zr7B3Co1 3 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 非晶纳米晶 是对一种新型材料原子排列结构状态的描述 该状态的金属及合金的原子处于高能量的极限状态 其原子能够逸出表面 产生具有杀菌活性的高能量原子及原子团 这些原子团大小仅为普通细菌的十几万分之一 非晶纳米晶软磁材料特性 高饱和磁感应强度Bs 极低矫顽力 高的磁导率 高频损耗低 非晶纳米晶软磁材料应用 精密电流互感器 代替坡莫合金 大功率开关电源变压器 开关电源 电抗器 滤波器 高灵敏度磁性器件 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料 原子在三维空间做规则排列 形成周期性的点阵结构 存在着晶粒 晶界 位错 间隙原子 磁晶各向异性等缺陷 对软磁性能不利 从磁性物理学上来说 原子不规则排列 不存在周期性和晶粒晶界的非晶态结构对获得优异软磁性能是十分理想的 非晶态金属与合金是70年代问世的一个新型材料领域 它的制备技术完全不同于传统的方法 而是采用了冷却速度大约为每秒一百万度的超急冷凝固技术 由于超急冷凝固 合金凝固时原子来不及有序排列结晶 得到的固态合金是长程无序结构 没有晶态合金的晶粒 晶界存在 称之为非晶合金 被称为是冶金材料学的一项革命 这种非晶合金具有许多独特的性能 如优异的磁性 耐蚀性 耐磨性 高的强度 硬度和韧性 高的电阻率和机电耦合性能等 由于它的性能优异 工艺简单 从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点 目前美 日 德国已具有完善的生产规模 并且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体涌向市场 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 非晶态合金 自然界的各种物质的微观结构可以按其组成原子的排列状态分为两大类 有序结构和无序结构 晶体是典型的有序结构 而气体 液体和非晶态固体属于无序结构 非晶态固体材料又包括非晶态无机材料 如玻璃 非晶态聚合物和非晶态合金 又称金属玻璃 等 非晶态合金的结构特点 长程无序 短程有序 原子在三维空间呈无序状排列 不存在长程周期性 但在几个原子间距的范围内 原子的排列仍然有着一定的规律 因此可以认为非晶态合金的原子结构为 长程无序 短程有序 通常定义非晶态合金的短程有序区小于1 5nm 纳米 即不超过4 5个原子间距 从而与纳米晶或微晶相区别 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 晶体原子排列示意图 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 C 按磁石的制造工藝和成型方法分類 按粘結劑分橡膠磁體塑膠磁體1 粘結按成型方法分注射成型模壓成型壓延成型擠壓成型2 燒結3 鑄造 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 D 按充磁的特點分類 1 等方性 也叫各向同性 磁体任何方向磁性能都相同的磁体 可任意方向多極充磁 2 異方性 也叫各向异性 磁体不同方向上磁性能会有不同 且存在一个方向 在该方向取向时所得磁性能最高的磁体 烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体 只可在取向方向上兩極或多極充磁 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 E 按磁材的發展史分類 第一代磁材為鋁鎳鈷 1930 第二代磁材為鐵氧體 1950 第三代磁材為釤鈷 1960 第四代磁材為釹鐵硼 1980 未来发展磁材為钐铁氮 钕铁氮 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 发展史 随着社会的发展 磁铁的应用也越来越广泛 从高科技产品到最简单的包装磁 目前应用最为广泛的还是钕铁硼强磁和铁氧体磁铁 从永磁材料的发展历史来看 十九世纪末使用的碳钢 磁能积 BH max 衡量永磁体储存磁能密度的物理量 不足1MGOe 兆高奥 而目前国外批量生产的Nd Fe B永磁材料 磁能积已达50MGOe以上 这一个世纪以来 材料的剩磁Br提高甚小 磁能积的提高要归功于矫顽力Hc的提高 而矫顽力的提高 主要得益于对其本质的认识和高磁晶各向异性化合物的发现 以及制备技术的进步 二十世纪初 人们主要使用碳钢 钨钢 铬钢和钴钢作永磁材料 二十世纪三十年代末 AlNiCo永磁材料开发成功 才使永磁材料的大规模应用成为可能 五十年代 钡铁氧体的出现 既降低了永磁体成本 又将永磁材料的应用范围拓宽到高频领域 到六十年代 稀土钴永磁的出现 则为永磁体的应用开辟了一个新时代 1967年 美国Dayton大学的Strnat等 用粉末粘结法成功地制成SmCo5永磁体 标志着稀土永磁时代到来 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 发展史 迄今为止 稀土永磁已经历第一代SmCo5 第二代沉淀硬化型Sm2Co17 发展到第三代Nd Fe B永磁材料 此外 在历史上被用作永磁材料的还有Cu Ni Fe Fe Co Mo Fe Co V MnBi A1MnC合金等 这些合金由于性能不高 成本不低 在大多数场合已很少采用 而AlNiCo FeCrCo PtCo等合金在一些特殊场合还得到应用 目前Ba Sr铁氧体仍然是用量最大的永磁材料 但其许多应用正在逐渐被Nd Fe B类材料取代 并且 当前稀土类永磁材料的产值已大大超过铁氧体永磁材料 稀土永磁材料的生产已发展成一大产业 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 五 按自然界物質的磁性性質分類 磁性是物質最基本的屬性之一 自然界中在的物質按其磁性可分為 順磁性 抗磁性 鐵磁性 反鐵磁性和亞鐵磁性等 其中鐵磁性和亞鐵磁性物質屬于強磁性物質 一般所說的磁性材料都指這兩類 1 順磁性 K B H磁化率為微小正數2 抗磁性 K B H磁化率為負3 鐵磁性 K B H磁化率為很大正數4 反鐵磁性 K B H磁化率為較大正數5 亞鐵磁性 K B H磁化率為很大正數 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 對以上名詞的定義 順磁性 有些物質內各原子的固有磁矩是無規則的 因而整個物質不呈磁性 當加有外磁場時 原子的固有磁矩就沿著外磁場方向排列得整齊一些 從而整個物質就呈現出與外磁場方向一致的微弱磁矩 這種物質具有的磁性叫順磁性 抗磁性 有些物質的原子不具有固有磁矩 在外加磁場作用下 由于電磁感應 使電子的運轉發生變化 抵消一部分外磁場 這種性質叫抗磁性 或叫反磁性 逆磁性 抗磁性是普遍存在的 所的物質都有 只是強弱不同而已 鐵磁性 在居里溫度以下 具有自發磁化的原子 或離子 磁矩在一定區域內按同一方向平行排列 這種性質稱為鐵磁性 AICMAGNETICSLTD 二 磁性材料分類 反鐵磁性 在一定溫度 奈耳溫度 下 具有自發磁化的原子 或離子 磁矩 在一定區域內 按反方向平行排列 合成磁矩為0 這種性質稱為反鐵磁性 亞鐵磁性 在一定溫度 奈耳溫度 下 具有自發磁化的原子 或離子 磁矩 在一定區域內有秩序的排列 磁矩分抵消 但仍有合成磁矩 這種性質稱為亞鐵磁性 AICMAGNETICSLTD 三 磁性材料术语和定义 磁極 磁體上磁性最強的部分叫做磁極N極 S極 N極和S極總是成對存在的 磁偶極子 一個磁體的兩端有極性相反而強度相等的兩個磁極 表現為磁體外部磁力線的出發點和匯集點 當磁體無限小時 就成為一個磁偶極子 它所產生的外磁場與在同一位置上的一個無限小的面積的電流回路 電流元 產生的外磁場相等效 磁矩 它是表征磁偶極子的磁性強弱和方向的一個物理量 磁偶極子的磁矩為 m i A m表示磁矩 安 米2 i表示電流 安 A表示電流回路的面積 米2 磁矩的方向按右手螺旋法則決定 AICMAGNETICSLTD 三 磁性材料术语和定义 为了便于理解 现将磁矩的物理意义简述如下 磁性来源 电子轨道磁矩和电子自旋磁矩 例地球公转和自转分子电流 分子中各个电子对外界所产生的磁效应的总和可用一个等效圆形电流表示 例一条螺线管磁矩 分子电流具有的力矩 单位分子电流具有的磁矩称为分子磁矩 用Pm表示 AICMAGNETICSLTD 三 磁性材料术语和定义 磁性来源示意图 AICMAGNETICSLTD 磁場強度 表示磁場中各點磁力大小和方向的矢量 與產生該磁場的電流大小和導線形狀有關 等于磁感應強度和磁導率的比值 用H表示 單位為安培 米或奧斯特 磁場 磁極間的相互作用 不是直接作用 而是借助一種物質間接作用 這種物質就是磁場 磁體周圍空間存在磁場 三 磁性材料术语和定义 AICMAGNETICSLTD 磁力線 磁鐵外部的磁力線是從磁鐵的北極N極進入南極S極 內部由S極通向N極形成一條閉合曲線 其疏密反映了磁場的強弱 磁化强度 指材料内部单位体积的磁矩矢量和 用M表示 单位是安 米 A m 磁感应强度 磁感应强度B的定义是 B 0 H M 其中H和M分别是磁场强度和磁化强度 而 0是真空导磁率 磁感应强度又称为磁通密度 即单位面积内的磁通量 单位是特斯拉 T CGS单位制中的单位为高斯 Gauss 练习 螺线管原理阐述B 0 H M 的关系 三 磁性材料术语和定义 AICMAGNETICSLTD 三 磁性材料术语和定义 螺线管原理阐述B 0 H M AICMAGNETICSLTD 磁導率 感應磁場強度B與磁場強度H之比值 稱為磁導率或磁導系數 是衡量物質導磁性能的一個參數 單位亨利 米 物質的絕對導磁率與真空絕對導磁率的比值稱為相對磁導率 相對磁導率无单位 为一常数 居里溫度 鐵磁材料高于某一溫度Tc時 自發磁化強度M為0時 這一溫度叫做居里溫度 即鐵磁性材料或亞鐵磁性材料由鐵磁狀態轉變為順磁狀態的臨界溫度 居里溫度亦稱居里點 三 磁性材料术语和定义 AICMAGNETICSLTD 三 磁性材料术语和定义 居里温度也称居里点或磁性转变点 是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度 即铁电体从铁电相转变成顺电相引的相变温度 也可以说是发生二级相变的转变温度 低于居里点温度时该物质成为铁磁体 此时和材料有关的磁场很难改变 当温度高于居里点温度时 该物质成为顺磁体 磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变 这时的磁敏感度约为10的负6次方 关于什么是相变 见附件 AICMAGNETICSLTD 四 磁滯回線 AICMAGNETICSLTD 四 磁滯回線 磁滞回线 铁磁材料在经过充磁 退磁 反向充磁 再退磁周期性变化时 所获得的关于磁感应强度 横坐标 相对于磁场强度 纵坐标 变化的闭合曲线 见上图示 磁滯現象 磁性體的磁化很顯著的特點是存在著不可逆性 即當磁性體置于外磁場中并使外磁場逐漸增加 則磁性體的磁感應強度隨之增加 此時如減小H值 則B隨H雖逐漸減小 但不是循原來的途徑返回 當H 0時B并不等于0 即磁體中B的變化滯后于H的變化 這種現象稱為磁滯現象 如磁滞回线图 AICMAGNETICSLTD 四 磁滯回線 铁磁质的磁化特性实验 将铁磁材料做成环状样品如图 电流I从0逐渐增加 H也逐渐增加 输入信号 测量仪器 绕组线圈 AICMAGNETICSLTD 当电流从0逐渐增加 线圈中的磁场强度H也随之增加 这样就可以测出若干组B H值 以H为横坐标 B为纵坐标 画出B随H的变化曲线 这条曲线称为初始磁化曲线 当H增大到某一值后 B几乎不再变化 这时铁磁材料的磁化状态为磁饱和状态 此时的磁感应强度Bs叫做饱和磁感应强度 初始磁化曲线 饱和磁感应强度 AICMAGNETICSLTD 四 磁滯回線 AICMAGNETICSLTD 实验原理 可调变压器 可调变压器 输出范围0 100V 电源 交流伏特表 Ux Uy AICMAGNETICSLTD 五 退磁曲线 退磁曲线 即B H曲线 磁滞回线中 位于第二象限中的部分我们称之为退磁曲线 也即我们所说的B H的曲线 如图所示 AICMAGNETICSLTD Pc B 0H 五 退磁曲线 磁导系数 Pc 也即我们所说的 负载线 或磁体的工作点 永磁体在应用中通常作为一个开路元件 工作于某一磁路要求的退磁状态 若其退磁因子为N 在B H退磁曲线的第二象限内 由原点作B 0 1一1 N H的直线 作为永磁体的负载线 永磁体的退磁曲线B H与负载线的交点 它表示永磁体在该状态下的工作点 Pc B 0H通常电机设计中 工作点都设计在退磁曲线中最大磁能积点的上方 而靠近该点 这样可尽量利用永磁体的储存能量 当受外磁场干扰时 其磁化强度或磁通密度又不至于下降得很多 保持磁性稳定 AICMAGNETICSLTD 五 退磁曲线 退磁场 磁体内部磁力线从N极到S极 方向与磁感应强度B相反 使B减弱 符号Hd 理论和实践均表明 Hd NM 式中系数N即磁体的退磁因子 M为磁体的磁化强度 系数N只与磁体的几何形状有关 与磁体的物理性能无关 N的大小从0到1 简单地说 无限细 长磁体 N 0 磁体Hd 0 无限粗 短磁体 N 1 Hd M 此时磁体对外部不显示磁通值 即B 0 N的计算比较复杂 也无固定公式 在此不做叙述 讲述Pc与退磁因子N之间的关系和应用 高温退磁如下图 可以简单地说 选择永磁体的工作点就是选择永磁体的退磁场大小 其次是外界磁场与其他干扰 如高温 振动等 AICMAGNETICSLTD 高温退磁 对于同种材料 如N35 当温度从20增加到100摄氏度时 工作点Pc不同 其高温退磁有很大差别 换句话说 若Pc 1 100度较20度退磁7 当Pc 0 5时 其退磁可能有12 五 退磁曲线 永磁体常用的衡量指标有以下四种 剩磁 Br 单位为特斯拉 T 和高斯 Gs 1T 10000Gs将一个磁体在外磁场的作用下充磁到技术饱和后撤消外磁场 此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁 它表示磁体所能提供的最大的磁通值 从退磁曲线上可见 它对应于气隙为零时的情况 故在实际磁路中没有多少实际的用处 钕铁硼的剩磁一般是11500高斯以上 磁感矫顽力 Hcb 单位是奥斯特 Oe 或安 米 A m 1A m 79 6Oe磁体在反向充磁时 使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力 Hcb 但此时磁体的磁化强度并不为零 只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消 对外磁感应强度表现为零 此时若撤消外磁场 磁体仍具有一定的磁性能 钕铁硼的矫顽力一般是10000Oe以上 AICMAGNETICSLTD 五 退磁曲线 内禀矫顽力 Hcj 单位为奥斯特 Oe 或安 米 A m 使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度 我们称之为内禀矫顽力 内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量 是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力 在磁体使用中 磁体矫顽力越高 温度稳定性越好 最大磁能积 BH max 单位为兆高 奥 MGOe 或千焦 米3 KJ m3 退磁曲线上任何一点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积 而B H的最大值称之为最大磁能积 为退磁曲线上的D点 磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一 在磁体使用时对应于一定能量的磁体 要求磁体的体积尽可能小 AICMAGNETICSLTD 五 退磁曲线 在永磁材料的退磁曲线上 当反向磁场H增大到某一值Hcb时 磁体的磁感应强度B为0 称该反向磁场H值为该材料的矫顽力Hcb 在反向磁场H Hcb时 磁体对外不显示磁通 因此矫顽力Hcb表征永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁效应的能力 矫顽力Hcb是磁路设计中的一个重要参量之一 值得注意的是 矫顽力Hcb在数值上总是小于剩磁Br 例如 Br 12 3kGs的磁体 其Hcb不可能大于12 3kOe 换句话说 剩磁Br在数值上是矫顽力Hcb的理论极限 当反向磁场H Hcb时 虽然磁体的磁感应强度B为0 磁体对外不显示磁通 但磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和往往并不为0 也就是说此时磁体的磁化强度M在本来的方向往往仍保持一个较大的值 因此 Hcb还不足以表征磁体的内禀磁特征 当反向磁场H增大到某一值Hcj时 磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和为0 称该反向磁场H值为该材料的内禀矫顽力Hcj AICMAGNETICSLTD 五 退磁曲线 内禀矫顽力Hcj是永磁材料的一个非常重要的物理参量 对于Hcj远大于bHc的磁体 当反向磁场H大于Hcb但小于Hcj时 虽然此时磁体已被退磁到磁感应强度B反向的程度 但在反向磁场H取消后 磁体的磁感应强度B仍能因内部的微观磁偶极矩的矢量和处在本来方向而回到本来的方向 也就是说 只要反向磁场H还未达到Hcj 永磁材料便尚未被完整退磁 因此 内禀矫顽力Hcj是表征永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁效应 以保持其原始磁化状态能力的一个重要指标 矫顽力Hcb和内禀矫顽力Hcj的单位与磁场强度单位雷同 AICMAGNETICSLTD 六 永磁材料的磁性能 永磁材料的重要磁性能指标是 剩磁 Br 矫顽力 Hcb 内禀矫顽力 Hcj 磁能积 BH m 我们通常所说的永磁材料的磁性能 指的就是这四项 永磁材料的其它磁性能指标还有 居里温度 Tc 可工作温度 Tw 剩磁及内禀矫顽力的温度系数 Br jHc 回复导磁率 rec 退磁曲线方形度Hk jHc 高温减磁性能以及磁性能的均一性等 除磁性能外 永磁材料的物理性能还包含密度 电导率 热导率 热膨胀系数等 机械性能则包含维氏硬度 抗压 拉 强度 冲击韧性等 此外 永磁材料的性能指标中还有重要的一项 就是表面状态及其耐腐化性能 AICMAGNETICSLTD 六 永磁材料的磁性能 什么叫居里温度 Tc 磁体的可工作温度Tw 二者有何关系 随着温度的升高 由于物质内部基础粒子的热振荡加剧 磁体内部的微观磁偶极矩的排列逐步混乱 宏观上表现为材料的磁化强度M随着温度的升高而减小 当温度升高至某一值时 材料的磁化强度M降为0 此时磁性材料的磁特征变得同空气等非磁性物质一样 将此温度称为该材料的居里温度Tc 居里温度Tc只与合金的成分有关 与材料的显微组织形貌及其散布无关 在某一温度下永磁材料的磁性能指标与室温相比降低一规定的幅度 将该温度称为该磁体的可工作温度Tw 由于磁性能的这一降低幅度需要视该磁体的工作状态而定 因此 所谓的磁体的可工作温度Tw对于同一磁体来说是一个待定值 也就是说 同一永磁体在不同的工作场合可以有不同的可工作温度Tw AICMAGNETICSLTD 六 永磁材料的磁性能 磁性材料的居里温度Tc代表着该材料的理论工作温度极限 事实上 永磁材料的实际可工作Tw远低于Tc 例如 纯三元的Nd Fe B磁体的Tc为312 而其实际可工作Tw通常不到100 通过在Nd Fe B合金中添加重稀土金属以及Co Ga等元素 可明显提高Nd Fe B磁体的Tc和可工作Tw 值得注意的是 任何永磁体的可工作Tw不仅与磁体的Tc有关 还与磁体的Hcj等磁性能指标 以及磁体在磁路中的工作状态有关 AICMAGNETICSLTD 六 永磁材料的磁性能 利用居里温度的特点 人们开发出了很多把持元件 例如 我们应用的电饭锅就利用了磁性材料的居里点的特征 在电饭锅的底部中央装了一块磁铁和一块居里点为105度的磁性材料 当锅里的水分干了以后 食品的温度将从100度上升 当温度达到大约105度时 由于被磁铁吸住的磁性材料的磁性消散 磁铁就对它失去了吸力 这时磁铁和磁性材料之间的弹簧就会把它们离开 同时带动电源开关被断开 结束加热 AICMAGNETICSLTD 六 永磁材料的磁性能 剩磁及内禀矫顽力的温度系数 Br jHc剩磁温度系数 Br 当工作环境温度自室温T0升至温度T1时 钕铁硼的剩磁Br也从B0降至B1 当环境温度恢复至室温时 Br并不能恢复到B0 而只能到B0 此后当环境温度在T0和T1间变化时 假设变化量不是很大 Br的变化是线性可逆的 即温度在某范围内变化时剩余磁感应强度可逆变化的百分数与温度变化度数的比值 称为剩磁温度系数 AICMAGNETICSLTD 六 永磁材料的磁性能 内禀矫顽力温度系数 Hcj 温度在某范围内变化时 内禀矫顽力可逆变化的百分数与温度变化度数的比值 温度在T1 T2范围内变化时 Br jHc为 式中 r1 温度为T1时的Br或者HCj值 r2 温度为T2时的Br或者HCj值 AICMAGNETICSLTD 六 永磁材料的磁性能 值得注意的是 除了剩磁Br 内禀矫顽力HCj与温度有关系之外 饱和磁感应强度Bs 磁导率以及磁心比损耗 单位重量损耗W kg 等磁参数 也都与磁心的工作温度有关 磁性能熱穩定性 熱穩定性是指永磁體由所處環境溫度的改變引起磁性能變化的程度 故又稱溫度穩定性 AICMAGNETICSLTD 六 永磁材料的磁性能 如下圖所示 當永磁體環境溫度從t0升到t1時 磁通密度B從B0降為B1 當溫度從t1回到t0時 磁通密度回升到B0 而不是B0 以后溫度在t0和t1間變化時 則磁通密度在B0 和B1之間變化 從以上可以看出 磁性能的損失可分為兩部分 A可逆損失B不可逆損失 不可逆损失 磁体由于外磁场或其它因素 温度 机械冲击等等 引起的部分退磁 这部分损失仅仅在重新磁化时才能被恢复 AICMAGNETICSLTD 六 永磁材料的磁性能 什么叫永磁体的回复导磁率 rec J退磁曲线方形度 Hk jHc 它们有何意义 回复导磁率 当磁体处在动态工作 如电机 条件下时 外部反向磁场H或磁体内部的退磁场Hd呈周期性变化 此时如下页图所示的工作点亦呈周期性往复变化 定义在磁体的B退磁曲线上工作点往复变化的轨迹为磁体的动态回复线 该线的斜率为回复导磁率 rec 显然 回复导磁率 rec 表征了磁体在动态工作条件下的稳定性 因此它是永磁体的一个重要的磁特性指标之一 对于Nd Fe B烧结磁体 B退磁曲线为直线且bHc约等于Br 其回复导磁率 rec 等于B退磁曲线的斜率且 rec 1 03 1 10 rec越小 磁体在动态工作条件下的稳定性就越好 AICMAGNETIC