永磁材料笔记

1、磁滞回线2、磁性能：剩磁/矫顽力-磁极化强度矫顽力/磁感应强度/饱和磁场强度/最大磁能积/居里温度1）居里温度Tc概念：强铁磁体由铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度称为居里温度Tc。钕铁硼的居里温度点是312摄氏度，Tc是磁性材料的重要参数，Tc高材料的工作温度可提高，也可提高磁性材料的温度稳定性。加钴、镝等可提高磁性材料的居里温度，因此在高矫颈力的产品中都加有镝等提高Tc的材料。2）剩余磁感应强度Br概念：永磁体被充至饱和后，假设去掉外界磁场后永磁体仍然有磁场存在，永磁体所具有的磁感应强度。1T=10000Gs3）矫顽力Hcb概念：永磁材料在反向磁场作用下，剩磁Br降温0，此时的磁感应强度即为矫顽力。A/m4）内禀矫顽力Hcj概念：实际矫顽力。（B=u0H+J）矫顽力只使B=0，J依然存在。矫顽力与内禀矫顽力区别：矫顽力Hcb在数值上总是小于剩磁Br。在H=Hcb处，B=0，则μ0Hcb=B，上面已经说明，在退磁曲线上任意点的磁极化强度值总是小于剩磁Br，故矫顽力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极化强度J在原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性；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Hcj。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jHc远大于Hcb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撤消后，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原来方向而回到原来的方向。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全退磁。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主要指标。5）饱和磁场强度Hs概念：永磁材料完全被磁化所需要的磁场强度。一般矫顽力越大，则饱和磁场强度越小。如铝镍钴的Hs是Hcb的3~6倍，而钕铁硼的Hs是Hcb的2~3倍。6）磁能积J/m3概念：永磁体工作点出的BH乘积，代表了永磁体内部储存能量的大小，BH乘积最大处称为最大磁能积，电机设计尽量利用最大磁能积。单位（分国际单位制和厘米、克、秒、制）表达式国际单位制厘米、克、秒、制换算关系剩磁Br特斯拉（T）高斯（GS）1T=104GS内禀矫顽力Hcj安培/米（A/M）奥斯特（Oe）1A/M≈0.0125Oe最大磁能积(BH)max焦耳/米3（J/M3）北高奥（MGOe）1KJ/m≈0.125MGOe3、回复直线及回复磁导率1）回复直线：当外加方向正负变化的磁场Hp的时候，B值并不会完全沿着磁化曲线变化，而是会产生面积很小的局部磁滞曲线。通常用一条直线来代替，这条直线称为回复直线。但是若再次外加Hq的磁场，HqHp，则会产生一条新的磁滞曲线。单位内容2）回复磁导率：回复直线的斜率，um=ΔB/ΔH；相对回复磁导率，ur=um/u0,u0=4*3.14*10^-7H/m钕铁硼的退磁曲线为直线，去磁曲线与回复直线重合；铁氧体的退磁曲线上半部分为直线，下半部分为曲线。4、稳定性1）温度稳定性。磁感应强度的温度系数α(Br)，矫顽力的温度系数α(Hc)。单位%/℃2）时间稳定性。剩磁与时间的对数成线性关系。3）化学稳定性。钕铁硼中的金属活泼，易氧化，需要在表面涂保护层。5、永磁材料分类铁氧体、铝镍钴、钐钴、钕铁硼铁氧体物美价廉、最为常用，全球用量的70%；钕铁硼性能最高，号称磁王，但温度稳定性差，根据工艺分为烧结和粘结，粘结的由于加入添加剂，性能稍差；铝镍钴和钐钴的温度稳定性好，用于军品、高端消费品等。（铁氧体的居里温度为465℃，钕铁硼的居里温度为310℃，铝镍钴的居里温度为800℃，钐钴的居里温度在700——800℃之间）铁氧体属于非金属永磁材料，目前常用的有钡铁氧体（BaO.6Fe2O3）和锶铁氧体（SrO.6Fe2O3），锶铁氧体的耐退磁性能稍好。优点：成本低，制造工艺简单，退磁曲线为直线。缺点：剩磁低，最大磁能积小，因此耗材多，电机体积大。剩磁温度系数和矫顽力温度系数高，且矫顽力温度系数为正值，因此当温度升高时矫顽力变大，需要防止磁铁低温退磁。材料硬脆，可加工性差。其他特性：密度：4.5~5.1g/cm3硬度：480~580居里温度：450~640℃电阻率：106Ω剩磁温度系数：-0.2%/℃稀土（钕铁硼）优点：剩磁高，最大磁能积大，理论可达64MGOe，剩磁可达1.6T。退磁曲线为直线，与回复曲线重合，不需要稳磁处理，即不需要事先预加最大去磁效应。缺点:温度系数高，磁的稳定性差，高温时退磁曲线下半部分产生弯曲。居里温度低，高温可能永久退磁。化学稳定性差，所以表面需要进行涂层处理。其他特性：密度：7.2—7.7g/cm3熔点：大约在1150摄氏度(微量元素的不同熔点也不同)剩磁温度系数-0.1%/℃矫顽力温度系数：-0.55~-0.6%/℃烧结钕铁硼磁铁牌号和分类：按矫顽力大小低矫顽力N，中矫顽力M，高矫顽力H，特高SH，超高UH，极高EH（首钢拓展TH/VH系列）数字牌号：如048021代表（BH）max=366~398KJ/m3，Hcj为800KA/m字符牌号：NdFeB380/80代表（BH）max=366~398KJ/m3，Hcj为800KA/m钕铁硼主要成分为稀土（RE），铁硼，其中稀土主要为Nd，为了获得不同的性能，可以用部分的镝（Dy）镨（Pr），铁也可以被钴、铝替代，硼的含量较小，可以使化合物具有高饱和磁化强度N料（Hcj≥12KOe，最高使用温度为80℃）M料（Hcj≥14KOe，最高使用温度为100℃）H料（Hcj≥17KOe，最高使用温度为120℃）SH料（Hcj≥20KOe，最高使用温度为150℃）UH料（Hcj≥25KOe，最高使用温度为180℃）EH料（Hcj≥30KOe，最高使用温度为200℃）AH料（Hcj≥33KOe，最高使用温度为230℃）