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永磁材料的磁性能及它包括的指標(biāo)

發(fā)布時(shí)間：

2022-06-24

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永磁材料的主要磁性能指標(biāo)是：剩磁(Jr,Br)、矯頑力(bHc)、內(nèi)稟矯頑力(jHc)、磁能積(BH)m。我們通常所說(shuō)的永磁材料的磁性能，指的就是這四項(xiàng)。永磁材料的其它磁性能指標(biāo)還有：居里溫度(Tc)、可工作溫度(Tw)、剩磁及內(nèi)稟矯頑力的溫度系數(shù)(Brθ,jHcθ)、回復(fù)導(dǎo)磁率(μrec.)、退磁曲線方形度(Hk/jHc)、高溫減磁性能以及磁性能的均一性等。

1、永磁材料的主要磁性能指標(biāo)是：剩磁(Jr,Br)、矯頑力(bHc)、內(nèi)稟矯頑力(jHc)、磁能積(BH)m。我們通常所說(shuō)的永磁材料的磁性能，指的就是這四項(xiàng)。永磁材料的其它磁性能指標(biāo)還有：居里溫度(Tc)、可工作溫度(Tw)、剩磁及內(nèi)稟矯頑力的溫度系數(shù)(Brθ,jHcθ)、回復(fù)導(dǎo)磁率(μrec.)、退磁曲線方形度(Hk/jHc)、高溫減磁性能以及磁性能的均一性等。

永磁材料磁性能檢測(cè)報(bào)告

永磁材料磁性能檢測(cè)報(bào)告

     除磁性能外，永磁材料的物理性能還包括密度、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等；機(jī)械性能則包括維氏硬度、抗壓(拉)強(qiáng)度、沖擊韌性等。此外，永磁材料的性能指標(biāo)中還有重要的一項(xiàng)，就是表面狀態(tài)及其耐腐蝕性能。
2、什么叫磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)?
    1820年，丹麥科學(xué)家?jiàn)W斯特(H.C.Oersted)發(fā)現(xiàn)通有電流的導(dǎo)線可以使其附近的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而揭示了電與磁的基本關(guān)系，誕生了電磁學(xué)。實(shí)踐表明：通有電流的無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線在其周圍所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流的大小成正比，與離開(kāi)導(dǎo)線的距離成反比。定義載有1安培電流的無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線在距離導(dǎo)線1/2π米遠(yuǎn)處的磁場(chǎng)強(qiáng)度為1A/m(安/米，國(guó)際單位制SI)；在CGS單位制(厘米-克-秒)中，為紀(jì)念?yuàn)W斯特對(duì)電磁學(xué)的貢獻(xiàn)，定義載有1安培電流的無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線在距離導(dǎo)線0.2厘米遠(yuǎn)處磁場(chǎng)強(qiáng)度為1Oe(奧斯特)，1Oe=1/(4π×10?)A/m。磁場(chǎng)強(qiáng)度通常用H表示。
3、什么叫磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)，什么叫磁通密度(B)，B與H，J，M之間存在什么樣的關(guān)系?
      理論與實(shí)踐均表明，對(duì)任何介質(zhì)施加一磁場(chǎng)H時(shí)(該磁場(chǎng)可由外部電流或外部永磁體提供，亦可由永磁體對(duì)永磁介質(zhì)本身提供，由永磁體對(duì)永磁介質(zhì)本身提供的磁場(chǎng)又稱退磁場(chǎng)---關(guān)于退磁場(chǎng)的概念)，介質(zhì)內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度并不等于H，而是表現(xiàn)為H與介質(zhì)的磁極化強(qiáng)度J之和。由于介質(zhì)內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度是由磁場(chǎng)H通過(guò)介質(zhì)的感應(yīng)而表現(xiàn)出來(lái)的，為與H區(qū)別，稱之為介質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，記為B:

B=μ0H+J(SI單位制)(1-1)
B=H+4πM(CGS單位制)

    磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位為T，CGS單位為Gs(1T=104Gs)。
    對(duì)于非鐵磁性介質(zhì)如空氣、水、銅、鋁等，其磁極化強(qiáng)度J、磁化強(qiáng)度M 幾乎等于0，故在這些介質(zhì)中磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B相等。由于磁現(xiàn)象可以形象地用磁力線來(lái)表示，故磁感應(yīng)強(qiáng)度B又可定義為力線通量的密度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁通密度B在概念上可以通用。
4、什么叫磁極化強(qiáng)度(J)，什么叫磁化強(qiáng)度(M)，二者有何區(qū)別?
      現(xiàn)代磁學(xué)研究表明：一切磁現(xiàn)象都起源于電流。磁性材料也不例外，其鐵磁現(xiàn)象是起源于材料內(nèi)部原子的核外電子運(yùn)動(dòng)形成的微電流，亦稱分子電流。這些微電流的集合效應(yīng)使得材料對(duì)外呈現(xiàn)各種各樣的宏觀磁特性。因?yàn)槊恳粋€(gè)微電流都產(chǎn)生磁效應(yīng)，所以把一個(gè)單位微電流稱為一個(gè)磁偶極子。定義在真空中每單位外磁場(chǎng)對(duì)一個(gè)磁偶極子產(chǎn)生的最大力矩為磁偶極矩pm，每單位材料體積內(nèi)磁偶極矩的矢量和為磁極化強(qiáng)度J，其單位為T(特斯拉，在CGS單位制中，J 的單位為Gs，1T=10000Gs)。定義一個(gè)磁偶極子的磁矩為pm/μ0，μ0為真空磁導(dǎo)率，每單位材料體積內(nèi)磁矩的矢量和為磁化強(qiáng)度M，其SI單位為A/m，CGS單位為Gs(高斯)。M與J的關(guān)系為:J=μ0M，在CGS單位制中，μ0=1，故磁極化強(qiáng)度與磁化強(qiáng)度的值相等；在SI單位制中，μ0=4π×10-7H/m(亨/米)。
5、什么叫剩磁(Jr，Br)，為什么在永磁材料的退磁曲線上任意測(cè)量點(diǎn)的磁極化強(qiáng)度J值和磁感應(yīng)強(qiáng)度B值必然小于剩磁Jr和Br值?

      永磁材料在閉路狀態(tài)下經(jīng)外磁場(chǎng)磁化至飽和后，再撤消外磁場(chǎng)時(shí)，永磁材料的磁極化強(qiáng)度J和內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度B并不會(huì)因外磁場(chǎng)H的消失而消失，而會(huì)保持一定大小的值，該值即稱為該材料的剩余磁極化強(qiáng)度Jr和剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br，統(tǒng)稱剩磁。剩磁Jr和Br的單位與磁極化強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度單位相同。根據(jù)關(guān)系式(1-1)可知，在永磁材料的退磁曲線上，磁場(chǎng)H為0時(shí)，Jr=Br，磁場(chǎng)H為負(fù)值時(shí)，J與B不相等，便分成了J-H和B-H二條曲線。從關(guān)系式(1-1)還可以看到，隨著反向磁場(chǎng)H的增大，B從最大值Br=Jr變化到0，最后為負(fù)值，對(duì)于現(xiàn)代永磁材料，B退磁曲線的變化規(guī)律往往為直線;J退磁曲線的變化規(guī)律則不同：隨著反向磁場(chǎng)H的增大，B值線性減小，由于B值的減小量總是大于或等于反向磁場(chǎng)H的增大量，故在J退磁曲線上的一定區(qū)域內(nèi)可以保持相對(duì)平直的直線，但其J值總是小于Jr。
6、什么叫矯頑力(bHc)，什么叫內(nèi)稟矯頑力(jHc)?
      在永磁材料的退磁曲線上，當(dāng)反向磁場(chǎng)H增大到某一值bHc時(shí)，磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0，稱該反向磁場(chǎng)H值為該材料的矯頑力bHc；在反向磁場(chǎng)H=bHc 時(shí)，磁體對(duì)外不顯示磁通，因此矯頑力bHc表征永磁材料抵抗外部反向磁場(chǎng)或其它退磁效應(yīng)的能力。矯頑力bHc是磁路設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參量之一。值得注意的是：矯頑力bHc在數(shù)值上總是小于剩磁Jr。因?yàn)閺?1-1)式可以看到，在H=bHc處，B=0，則μ0bHc=J，上面已經(jīng)說(shuō)明，在J退磁曲線上任意點(diǎn)的磁極化強(qiáng)度值總是小于剩磁Jr，故矯頑力bHc在數(shù)值上總是小于剩磁Jr。例如:Jr=12.3kGs的磁體，其bHc不可能大于12.3kOe。換句話說(shuō)，剩磁Jr在數(shù)值上是矯頑力bHc的理論極限。當(dāng)反向磁場(chǎng)H=bHc時(shí)，雖然磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0，磁體對(duì)外不顯示磁通，但磁體內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和往往并不為0，也就是說(shuō)此時(shí)磁體的磁極化強(qiáng)度J在原來(lái)的方向往往仍保持一個(gè)較大的值。因此，bHc還不足以表征磁體的內(nèi)稟磁特性；當(dāng)反向磁場(chǎng)H增大到某一值jHc時(shí)，磁體內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和為0，稱該反向磁場(chǎng)H值為該材料的內(nèi)稟矯頑力jHc。內(nèi)稟矯頑力jHc是永磁材料的一個(gè)非常重要的物理參量，對(duì)于jHc遠(yuǎn)大于bHc的磁體，當(dāng)反向磁場(chǎng)H大于bHc但小于jHc時(shí)，雖然此時(shí)磁體已被退磁到磁感應(yīng)強(qiáng)度B反向的程度，但在反向磁場(chǎng)H撤消后，磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度B仍能因內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和處在原來(lái)方向而回到原來(lái)的方向。也就是說(shuō)，只要反向磁場(chǎng)H還未達(dá)到j(luò)Hc，永磁材料便尚未被完全退磁。因此，內(nèi)稟矯頑力jHc是表征永磁材料抵抗外部反向磁場(chǎng)或其它退磁效應(yīng)，以保持其原始磁化狀態(tài)能力的一個(gè)主要指標(biāo)。矯頑力bHc和內(nèi)稟矯頑力jHc的單位與磁場(chǎng)強(qiáng)度單位相同。
7、什么叫磁能積(BH)m?
      在永磁材料的B退磁曲線上(二象限)，不同的點(diǎn)對(duì)應(yīng)著磁體處在不同的工作狀態(tài)，B退磁曲線上的某一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Bm和Hm(橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo))分別代表磁體在該狀態(tài)下，磁體內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)的大小，Bm和Hm的絕對(duì)值的乘積(BmHm)代表磁體在該狀態(tài)下對(duì)外做功的能力，等同于磁體所貯存的磁能量，稱為磁能積。在B退磁曲線上的Br點(diǎn)和bHc點(diǎn)，磁體的(BmHm)=0，表示此時(shí)磁體對(duì)外做功的能力為0，即磁能積為0；磁體在某一狀態(tài)下(BmHm)的值最大，表示此時(shí)磁體對(duì)外做功的能力最大，稱為該磁體的最大磁能積，或簡(jiǎn)稱磁能積，記為(BH)max或(BH)m。因此，人們通常都希望磁路中的磁體能在其最大磁能積狀態(tài)下工作。磁能積的單位在SI制中為J/m3(焦耳/立方米)，在CGS制中為MGOe(兆高奧斯特)，100/4πJ/m3=1MGOe。