永磁材料

1材料及分类
    永磁材料
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具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁,一经磁化即能保持恒定磁性的材料。又称硬磁材料。实用中,永磁材料工作于深度磁饱和及充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。
第一大类是:合金永磁材料,包括稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B)、钐钴往复锯片(SmCo)、铝镍钴(AlNiCo
第二大类是:铁氧体永磁材料(Ferrite
稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B
  按生产工艺不同分为以下三种
双卡通  (1)、烧结钕铁硼(Sintered NdFeB——烧结钕铁硼永磁体经过气流磨制粉后冶炼而成,
矫顽力值很高,且拥有极高的磁性能,其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械性能亦相当之好,可以切割加工不同的形状和钻孔。高性能产品的最高工作温度可达200摄氏度。由于它的物质含量容易导致锈蚀,所以根据不同要求必须对表面进行不同的凃层处理。(眼镜显示器如镀锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等)。非常坚硬和脆,有高抗退磁性,高成本/性能比例,不适用于高工作温度(>200)。
  (2)、粘结钕铁硼(Bonded NdFeB——粘结钕铁硼是将钕铁硼粉末与树脂、塑胶或低熔点金属等粘结剂均匀混合,然后用压缩、挤压或注射成型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体。产品一次成形,无需二次加工、可直接做成各种复杂的形状。粘结钕铁硼的各个方向都有磁性,可以加工成钕铁硼压缩模具和注塑模具。精密度高、磁性能极佳、耐腐蚀性好、温度稳定性好。
3)、注塑钕铁硼(Zhusu NdFeB——有极高之精确度、容易制成各向异性形状复杂的薄壁环或薄磁体
磁特性参数   
  ( 1 )磁通量(Ø)
永磁体的磁力线(磁通量)从N极出来,经过周围空间回到该磁体的S极, 形成闭合回路。 磁通量用磁通表测量, 基本单位叫韦伯(Wb ),这个单位太大,通常用小单位麦克斯韦(Mx,它们的关系为:1Wb = 100000000Mx =108Mx。Mx属非法定单位,正式文献中应当用Wb。
  ( 2 )磁通密度 ( B )
单位面积 (S)上垂直通过的磁通量(Ø)叫做磁通密度 (B),B= Ø/S,B的基本单位为“特斯拉”,符号“T”,较小的单位叫“高斯”,符号“G”,后者为非法定单位,正式文献中已废除。1特斯拉= 1韦伯/1平方米(1 T=1Wb/m2),1高斯=1麦克斯韦/1平方厘米(1G=1Mx/cm2),1特斯拉=10000高斯(1T=10000G)。磁通密度(B)用特斯拉计(高斯计)测量。
        ( 3 )剩磁(Br公牛辅助或Mr)
剩磁是简称,全称是“剩余磁感应强度”(Br)或“剩余磁化强度”(Mr)。这两个名词在严格科学意义上是不同的,但在实用永磁技术领域里是相同的。将永磁体放在电磁铁两极头之间夹紧,通过磁滞回线测试仪测出退磁曲线,便得到该永磁体的剩磁,它的单位与磁通密度相
同。用振动样品磁强计也可以测量退磁曲线,在超导螺线管中用抽拉法测量退磁曲线则是最标准的,不过这两种仪器价格昂贵。铝镍钻的剩磁为0.8-1.4T(8000-14000G) ,钡锶铁氧体的剩磁为0.2-0.44T(2000-4400G),钐钴2:17型的剩磁为1-1.14T (10000-114000G),钐1:5型的剩磁为0.8-1.05T(8500-10500G ),钦铁硼的剩磁为1.1-1.52T (11000-15200G)。
(4)磁场强度(H)
电流在其周围产生磁场,磁场强度(H)表示磁场的强弱, 它的单位有两个,安/米(A/m)和奥斯特(Oe),后者为非法定单位。对于永磁材料来说,安/米(A/m)太小了,常用千安/米(kA/m)。奥斯特 (Oe)与高斯(G)的大小是一样的,也用高斯计测量磁场强度。
千安/米 (kA/m)与奥斯特 (Oe)的换算因子是103锚杆挡墙/4π,即: l Oe = (103/4π) A/m80 A/m。
(5)矫顽力(Hc)、Hcb与Hci的区别
永磁体经有效充磁后显示出磁性, 磁通量从N极出来, 回到S极。 在反向磁场(退磁场) 作用下永磁体顽强地保持该磁性,直到在某一大小的反向磁场下该磁性退到零,此磁场的数
值就是该永磁体的矫顽力数值。
测量永磁体的退磁曲线时有一个探测线圈套着样品,永磁体的磁通量通过该线圈,反向磁场的磁通量也通过该线圈,二者在该线圈中产生的电动势的方向相反。这样一来,在反向磁场增大时永磁体磁通量的下降,被探测线圈测到了;同时,反向磁场的磁通量抵消永磁体的磁通量也被探测线圈测到了。这样测出的矫顽力用Hcb表示。将探测线圈加以改进,使反向磁场在该线圈中产生的电动势为零,这样测量永磁体的退磁曲线时,当该永磁体的磁通量退到零时的反向磁场的数值,就是该永磁体的内察矫顽力,用Hci 表示。
(6 )最大磁能积(BH)max
在B-H曲线(退磁曲线)上,每一点都对应一组数值(Bi,Hi) 及其乘积BiHi。在Br点, H值为0,故BH乘积为0;在Hcb点B值为0,故BH乘积也为0。在此两点之间必定有一点的BH乘积达到最大,记为(BH)max,并称它为最大磁能积,见图1。永磁材料的最大磁能积代表储存在它里面的磁能密度,其单位分别是千焦耳/立方米(KJ/ m3 )和兆高奥(MG Oe) ,后者为非法定单位。这两个单位之间的换算因子是100/4π=7.96 (也可近似为8) 。
图1 永磁体的退磁曲线
(7)居里温度(Tc)
每种永磁材料都有自己的居里温度。 居里温度以下, 材料具有强磁性; 在该温度以上, 强
磁性消失。 永磁体才制造出来时, 是磁中性的, 经过充磁,强磁性才显示出来。 经有效充磁的永磁体, 只有经过热退磁才能回到磁中性状态。
(8)磁晶各向异性和易磁化轴
本讲所涉及的这几种永磁材料都具有磁晶各向异性。铝镍钻是立方晶体,它的三个立方轴都是易磁化方向。钡、银铁氧体和杉钻都属于六角晶系,c 轴是易磁化方向。钦铁硼属于四角晶系,c轴是易磁化方向。磁性晶体经有效充磁后,磁矩自动地保持在与充磁方向最靠近的易磁化方向上。由许多晶粒构成的永磁材料中,若晶粒是混乱取向的,称为“各向同性” 或“同性”;若晶粒的易磁化轴是平行排列的,称为“各向异性”或“异性”。各向异性永磁材料的剩磁 (Br)比各向同性的高得多:对于铝镍钻,约高30%;对于钡、铭铁氧体,约高90%; 对于杉钻和钦铁硼,约高95%。
2、结构
   

本文发布于:2024-09-23 21:30:06,感谢您对本站的认可!

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