铁氧体永磁性材料及应用培训教材

1、二、铁氧体的分类,1.其结晶结构分类可分为三类： (1) 尖晶石型：结晶结构类似天然的尖晶石矿石 分子式为：(Fe.Mn)Al2(SiO4)3 (2) 磁铅石型：结晶结构类似天然磁铅石矿石 分子式为：Pb(Fe7.5 Mn3.5 Al0.5Ti0.5)O19 (3) 石榴石型：结晶结构类似天然石榴石矿石 分子式为： (Fe. Mn)3 Al2(SiO4)3 2.按应用分类 铁氧体按其应用可分为如下五类： 软磁、永磁、旋磁、矩磁、压磁。,三、铁氧体的磁化曲线和磁滞迴线,1.磁化曲线 磁性材料的磁通密度、磁极化强度、磁化强度随磁场变化而变化的一条曲线。 B-H曲线 、J-H曲线 、M-H 曲线,M

2、,Mr,O,A,B,C,D,Hs,H,(a) M-H曲线,D,A,B,C,(b) B-H曲线,图1 磁化曲线,Ms,Bs,三、铁氧体的磁化曲线和磁滞迴线,曲线上： (1) OA为初始磁化部分，这时的磁化属于畴壁位移，是可逆磁化 (2) AB为曲线的陡峭部分，这时磁化有畴壁位移和磁矩转动，此时磁化是不可逆的 (3) BC趋近饱和部分，磁化机理是磁矩转动，此时磁化是不可逆的 (4) CD部分为饱和或趋近饱和，在M-H为一直线而在B-H曲线CD为一斜线，这时B中包含有H部分。,三、铁氧体的磁化曲线和磁滞迴线,2.磁滞迴线 (1)磁滞迴线的定义 以B-H磁滞迴线为例说明磁滞迴线的定义。 磁性材料从磁中

3、性状态开始在外加磁场H作用下，磁感应强度B随H的增大而增大，当H增大到一定值即H=Hs时，B=Bs，而H再增大时，B几乎不再增大。当H0时，B不等于0而B=Br。H再沿反方向增大到H=Hcb时B=0。H再增大到H=-Hs时，B=-Br值。如图中的由A到B的变化曲线1，这个过程叫反磁化过程，若再与1相反的又一个由B到A的反磁化过程形成曲线2，这样由A到B，又由B到A的闭合磁化曲线就叫磁滞迴线。,图2 磁滞迴线,A,B,Br,-Br,Bs,Hs,Hcb,-Hs,-Bs,1,2,三、铁氧体的磁化曲线和磁滞迴线,(2)磁滞迴线上各参数的意义 a. 饱和磁化强度Hs 把磁性材料磁化到饱和时所需的外加磁场

4、强度值。 b. 饱和磁感应强度Bs 磁性材料在技术磁化中，其B值随H增大而增大， 当HHs时， BBs，Bs叫饱和磁感应强度。 C.剩余磁感应强度Br 在磁化过程中，当H由Hs反方向减少到H0时， B0，B=Br，Br叫剩余磁感应强度，形成机理是磁滞原因。 D.矫顽力Hcb 在反磁化过程中，当H反向增加到H=Hcb时，磁感应强度B=0，Hcb叫矫顽力。,四、永磁铁氧体及其应用简述,1.永磁铁氧体的特点及种类 (1)永磁铁氧体是具有单一易磁化轴，其结构为磁铅石结构的铁氧体。它一旦磁化后难于退磁而且能对外产生恒定磁场作无源磁性体的磁性材料。 (2)永磁铁氧体的种类有钡铁氧体、锶铁氧体、铅铁氧体、钙

5、铁氧体(有镧存在时) (3)工业生产中的M型铁氧体的分子式为：Mo.6Fe2O3.(式中M为Ba.Sr等),四、永磁铁氧体及其应用简述,2.永磁铁氧体的主要技术参数 (1) 永磁铁氧体的退磁曲线图,图3 永磁铁氧体退磁曲线,Br,B,Bd,O,Hd,Hcb,Hcj,-H,G,A,四、永磁铁氧体及其应用简述,(2) 永磁铁氧体的主要技术参数 a. 剩余磁感应强度Br b.矫顽力Hcb c.内禀矫顽力Hcj d.最大磁能积(BH)max e.最大磁能对应的工作点Bd 、Hd. 3.永磁铁氧体的烧结体生产工艺设备、质控要素等，如图4 说明： 关于粘结永磁铁氧体制作工艺等另有教材。 关于如何提高永磁铁

6、氧体烧结磁性能在IQC讲述。,四、永磁铁氧体及其应用简述,4.永磁铁氧体的应用 (1)吸附、广告、图书管理、教具等； (2)磁电机磁体、玩具电机、汽车及家用电器用电机磁体等等； (3)微波器件及引波管，磁控管用磁体； (4)无源磁能源用磁体等等； (5)医疗、磁疗用磁体。,四、永磁铁氧体及其应用简述,5.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

7、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,四、永磁铁氧体及其应用简述,6.永磁材料的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在有：成型磁场的均匀性，磁粉的流动性、烧结温