磁性材料基础知识

磁性材料基础知识 一 什么是磁性材料二 磁性材料的分类三 磁性材料的应用 1 一 什么是磁性材料 实验表明 任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化 只是磁化的程度不同 根据物质在外磁场中表现出的特性 物质可分为五类 顺磁性物质 抗磁性物质 铁磁性物质 亚磁性物质 反磁性物质 我们把顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质 把铁磁性物质称为强磁性物质 通常所说的磁性材料是指强磁性物质 磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料 磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料 不容易去磁的物质叫硬磁性材料 一般来讲软磁性材料矫顽力较小 硬磁性材料矫顽力较大 2 二 磁性材料的分类 磁性材料按性质分为金属和非金属两类 前者主要有电工钢 镍基合金和稀土合金等 后者主要是铁氧体材料 按使用又分为软磁材料 永磁材料和功能磁性材料 按生产手段的不同 又分为烧结磁性材料和粘接磁性材料 按成型时是否外加成型磁场 永磁材料还有各向同性和各向异性之别 永磁材料铁氧体材料按压制方式的不同还有干压和湿压之分 3 三 磁性材料的应用 永磁材料有多种用途 基于电磁力作用原理的应用主要有 扬声器 话筒 电表 按键 电机 继电器 传感器 开关等 基于磁电作用原理的应用主要有 磁控管和行波管等微波电子管 显像管 钛泵 微波铁氧体器件 磁阻器件 霍尔器件等 基于磁力作用原理的应用主要有 磁轴承 选矿机 磁力分离器 磁性吸盘 磁密封 磁黑板 玩具 标牌 密码锁 复印机 控温计等 其他方面的应用还有 磁疗 磁化水 磁麻醉等 4 磁性材料的特性 磁性材料的磁滞回线和磁化曲线永磁材料的退磁曲线永磁材料的常用磁性能参数永磁材料各项性能参数的单位换算 5 磁滞回线的定义 当铁磁性物质达到磁饱和状态后 如果减小磁化场H 介质的磁化强度M 或磁感应强度B 并不沿着起始磁化曲线减小 M 或B 的变化滞后于H的变化 这种现象叫磁滞 在磁场中 铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示 当磁化磁场作周期的变化时 铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线 这条闭合线叫做磁滞回线 B H磁滞回线的面积表示经历一个周期过程后铁磁体损耗的能量 6 磁滞回线和磁化曲线 7 永磁材料的退磁曲线 8 磁滞迴线上各参数的意义 剩余磁感应强度Br在磁化过程中 当H由Hs反方向减少到H 0时 B 0 B Br Br叫剩余磁感应强度 形成机理是磁滞原因 矫顽力HcHcb指在反磁化过程中 当H反向增加到Hcb时 反向磁场和被测磁体剩磁叠加后 磁感应强度B 0 此时 如果撤走反向磁场 被测磁体仍会有一定剩磁 Hcj指在反磁化过程中 当H反向增加到H Hcj时 反向磁场撤销后 被测磁体的剩磁Br 0 最大磁能积 BH max退磁曲线上每点所对应的磁感应强度B和磁化场强度H的乘积称磁能积 其中的最大者叫最大磁能积 BH max 9 永磁材料各项性能参数的单位换算 剩磁Br法定计量单位为特斯拉 T 以前常用高斯 Gs 为计量单位 它们之间的换算为 1T 10000Gs 1mT 10Gs矫顽力Hc法定计量单位为 安每米 A m 以前常用奥斯特 Oe 为计量单位两个单位之间的换算为 1 Oe 79 6 A m 为方便起见 常取整数80进行换算 1 kOe 80 kA m 最大磁能积 BH max法定计量单位为 千焦耳每立方米 kJ m3 以前常用兆高奥 MGOe 为计量单位它们之间的换算为 MGOe 7 96 kJ m3 也常用近似值 进行换算 10 永磁电机对永磁铁氧体的要求 1 高的剩余磁感应强度Br 因为Br高才能确保电机有较高的转速 大的输出扭矩和大的功率 电机才会有较高的效率 2 高的Hcb 因为Hcb高 才能确保电机输出所需的电动势 使电机工作点靠近最大磁能积 充分利用磁体的能力 3 高的Hcj Hcj高可以确保电机有较强的抗过载退磁及抗老化 抗低温的能力 4 高的 BH max BH max越高 表示永磁铁氧体在电机中实际的运行的工作系数越好 5 磁能量 越大越好 这将极大提高电机的工作效率 6 退磁曲线的矩形度越好 电机的动态损失越小 7 永磁铁氧体的电阻率越高 涡流损失越小 8 永磁铁氧体的温度系数小 在高温下才具有良好的温度稳定性 11 永磁材料在应用中应注意的问题 1 永磁材料的应用环境永磁铁氧体的应用环境包括 温度 湿度 盐雾 辐射 冲击等等 所以使用人员在设计时应充分考虑永磁材料在应用环境中的失效 正确选用永磁材料 失效主要表现为 退磁 腐蚀 性能变坏且不可恢复 不稳定等等 2 高温使用时 应选用工作温度高和温度系数小的材料 并尽量设计靠近最大磁能积点 3 材料的磁性能的均匀性和一致性对器件的性能有很大的影响 导致材料磁性能不均匀不一致的主要原因有 成型磁场的均匀性 磁粉的流动性 烧结温度的均匀性 加工公差