永磁材料的分类

2010/11/29
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图1 磁滞回曲线和起始磁化曲线
当磁钢充磁达到饱和状态后，若逐渐减小外加磁场强度瓦磁钢中的磁感府强度B将随之减小。但是 B-H关系不再按Oa曲线下降，而是按图1中另一条曲线ab下降。当外加磁场为零时，磁钢中的磁感应强 度B不等于零，而是等于Br，Br即被称为剩余磁感应强度(简称剩磁)。此时若改变外加磁场的方向，在 负向外加磁场的作用下，磁钢中的磁感应强度B随着去磁磁场的增大而减小。使磁钢中的磁感应强度B 达到零所需的去磁磁场强度，称为磁感应矫顽力Hc(简称矫顽力)，如图1中的c点。此时外加磁场继续向 相反方向增加，则B-H关系按图1所示曲线ca'变化，a'点达到负向的饱和状态，此后若再增加负向外加磁 场强度则其磁感应强度B基本不变。而当它逐渐减小到零，再逐渐向正值增加时，B-H关系将沿曲线 a'b'e'a变化，此封闭曲线即称为磁滞回线。
式中
µ0一真空磁导率，µ0=4πx10-7H/m;
µr一相对磁导率.即真空中的相对磁导率µr=1。
于是所有材料的µ值决定了其材料的磁性能，µr值接近于1的为非铁磁性材料，其中µr > 1为顺磁材 料，µr < 1为抗磁材料。而µr值大于1的为铁磁性材料，其材料的基本磁性能可用磁滞回线来反映，即用 B =f( H)曲线来表示铁磁性材料中磁感应强度B随磁场强度H改变的特性，如图1所示。图示表明了一块
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永磁材料的特性与类型
时间:2010-09-26 12:49来源:新能源汽车聚焦网作者:admin 点击: 196次 本文简单介绍了磁感应强度B、磁场强度H与磁导率µ三者之间的关系，并描绘出了磁滞回曲线。通过磁
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未磁化磁钢的磁化过程，其磁化曲线首先从坐标原点O开始，磁感应强度B随着磁场强度H的增大而增
加，并渐渐进入饱和状态a点。此后，如再增加外加磁场强度H，则B基本上保持不变，与a点相应的磁感 应强度Bm称为饱和磁感应强度，此时的磁场强度Hm称为饱和磁场强度。曲线Oa称为起始(或初始)磁化 曲线。
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180 120 250 120 120 125
-0.02
-0.2 -0.2 -0.03 -0.03 -0.12 -0.01
Hc温度
系数 （%）/℃
0.03
0.5 0.5 -0.20 -0.20 -0.60 -0.40
永磁材料的特性与温度关系较大，如磁体温度增加，失去剩磁的速率就会加大，如果永磁体温度超
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产业新闻 资源材料
混合动力 纯电动 燃料电池 其它新能源
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品名
铸造铝镍钴 烧结铝镍钴 烧结铁氧体 粘结铁氧体 烧结稀土钐钴 粘结稀土钐钴 烧结钕铁硼 粘结钕铁硼
剩余磁感应强 度Br
磁性能
磁感应矫顽力
Hc
MT
60～1350 560～1100 200～430 63～270 600～1060
550 1020～1380
540～800
KA/m
30～140 40～136 125~300 50~195 310~600
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过居里温度，则会完全失去磁性。退磁特性曲线也随温度变化，在一定温度范围内，其变化是可逆的， 并近似成线性变化。因此在设计永磁电动机时，也必须考虑电动机运行过程中的温度变化范围。
铝镍钴材料是由铝镍铁合金发展而来的，其主要特点是剩磁Br高，但矫顽力Hc低，抗去磁能力低， 且寿命短，随着其他永碰材料的发展，目前的应用有下降趋势。铁氧体永磁材料由于价格较低，是目前 应用较广泛的永磁材料之一，其主要成分为MoFe203。目前我国生产的铁氧体永磁材料有各向同性、各 向异性的钡铁氧体和锶铁氧体两大类。其特点主要有矫顽力Hc大、退磁曲线近似为直线、剩磁较低、温
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结、粘结等几种，由制造工艺的不同其性能也存在一定区别。几种常用磁性材料的主要性能如表1所 示。
表1 常用磁性材料的主要性能一览表（新能源汽车聚焦网制表）
图1所示的磁滞回线中，其第二象限的bc段被称为去磁曲线，它表示永磁材料被完全面磁化后无外励 磁时的B-H关系，由于永磁材料一般应用在无外励磁状况下，因而去磁曲线是表征永磁材料磁特性的主 要特性曲线。永久磁钢去磁曲线上每一点的BH乘积称为磁能积，如某一点(如图1中d点)所对应的磁能积 为最大值，则此值为该永磁材料的最大磁能积为BHmax，如图中所示BHmax = BdHd，其单位为兆高奥 (MGOe)，而国际单位制用千焦/米3 （KJ/m3）。对于永磁体来说，材料的最大磁能积值越大，在一定空 气隙中产生同样大小的磁场上所需要的材料体积就越小。起始磁化曲线和磁滞回线上任意一点的切线斜 率，即任意一点上的B和H的增量∆B和∆H之比，即为磁导率µ，它随运行点的不同而变化。通常永磁材 料在去磁曲线段上各点的µ值变化较小，且近似地等于曲线在(Br，O)点的切线斜率。
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1)磁感应强度B。磁感应强度是表征磁场强弱和方向的物理矢量。由于电荷q在磁场中所受的力f与其 磁感应强度B、电荷量q及其运行速度v成正比，即磁感应强度B为:
在国际单位制(SI)中B的单位为特斯拉T，在工程计算中习惯用高斯Gs来计量(1T=104Gs)。 2)磁场强度H。磁场强度矢量H是磁场安培环路定理为形式上简化而引入的辅助物理量，在国际单位 制中，磁场强度H的单位是安培/米(A/m)，而工程上沿用奥斯特Oe来计量(1A/m=4π×10-3Oe)。磁场强度 是从磁场对电流元的作用来考虑的，即完全只反映磁场来源的属性，与磁场空间的磁介质无关。而磁感 应强度是同时由磁场的产生源与磁场空间所充满的介质来决定的。因此它们两者的比值就是决定材料磁 场性能的磁导率µ，即有:
2. 永磁材料的类型
近年来永磁材料开发的发展很快，种类繁多，按其材料成分、磁化机理、制造工艺及其应用领域的 不同，可分成多种类型。目前最常用的材料种类有铝锦钻、铁氧体和稀土磁体三在其中稀土磁体又有 第一代的1: 5型钐钴、第二代的2: 17型钐钴以及第三代的钕铁硼。目前常用的制造工艺主要有铸造、烧
380 677~910 160~480
最大磁能积 BHmax
KJ/m3 9~72 12~48 6.5~35 0.8~14.5 64~250
60 191~398 36~96
居里
温度Tc ℃
757~907
450 450 850 850 312 305
物理性能
最高
Br温度
工作温度 ℃
系数 （%）/℃
250
度系数大、易碎、原材料来源丰富、价格便宜、耐氧化和耐腐蚀。
稀土永磁材料由于磁性能优异，目前已成为磁性材料的主力军。特别在我国稀土资源丰富，其稀土 储量占世界已探明资源的80%，而且品种多，重量大，为大力开发稀土材料应用提供了得天独厚的条 件。所谓稀土金属是指从原子序数为57开始的15种制系元素以及与镧系元素密切相关的两种钪和钇元 素，共17种元素称为稀土元素(Rare Earth)，简称稀土(RE或R) 。稀土永磁材料的主要特点是矫顽力尺 高，最大磁能积BHmax大，其磁性能远远过铁氧体和铝镍钴等其他磁性材料。对于钐钴(Sm- Co)材料的 剩磁和矫顽力都较高，但价格较贵;而钕铁硼(Nd-Fe-B)材料具有很高的剩磁、矫顽力、磁能积以及相对 较低的价格，是目前被选用的最合适的材料。稀土永磁材料的磁性能优异，经过充磁后不再需要外加能 量就能建立很强的永久磁场，用来替代传统电动机的电励磁场所制成的稀土永磁电动机不仅效率高.而且 结构简单、运行可靠、体积小、重量轻。既可达到传统电励磁电动机所无法比拟的高效、高速、高响应 速度等性能，又可制成能满足一些特定运行要求的特种电动机。稀土永磁电动机与电力电子以及微机控 制等技术相结合，更使电动机及其传动系统的性能提高到一个崭新的水平。
(责任编辑：admin)
关键字：永磁材料铁氧体稀土磁滞回曲线
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永磁材料的特性与类型 新能源汽车聚焦网 滞回曲线，说明了永磁材料的各种参数与相应的性能指标。
永磁材料的特性 永磁材料的类型
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1. 永磁材料的特性
永磁材料的特性很大程度地决定了永磁无刷电动机的磁路尺寸、电动机体积及其性能指标和运行特 性。永磁材料有多种类型，其性能指标也各有不同。为说明永磁材料的各项性能参数，还需先搞清磁感 应强度B、磁场强度H和磁导率µ三者之间的关系。
通常把铁磁性材料分为软磁和硬磁两类，所谓软磁材料是指矫顽力Hc很小，也就是磁磁滞回线较 窄，B随H的变化较大的材料，软磁材料通常用来制作变压器等铁心，并且按使用场合又分为低频和高 频两类。而硬磁材料即为矫顽力Hc较大，磁滞回线较宽的材料，也就是制作永磁体的基本材料，其特点 是矫顽磁场强度Hc须大于1kA/m。由于永磁材料有一种“磁性适应”现象，即在前述产生磁滞回线的过 程中，随外加磁场的不断反复变化过程中，磁钢的B-H关系也将沿封闭曲线abca'b'c'a不断变化，而该磁 滞回线一般要经过2 -3次反复磁化后才会完全重合。