通过使永磁体同极相对进而提高磁场强度的研究

通过使永磁体同极相对进而提高磁场强度

的研究

钟华1，白武帅1，侯志坚2

（1.北京科技大学工程师学院，北京100083；2.北京科技大学自然科学基础实验中心，北京100083）摘要：外力促使磁体同极对接可以获得接近单个磁极二倍的磁场强度。通过实验获得同极对接磁体的磁感

线分布状态及磁体周围场强分布情况。分析否定了磁极对接可能使磁体产生消磁现象，探讨了通过对接磁极获得高强磁场的具体应用及未来发展趋势和方向。

关键词：钕铁硼永磁材料；高强磁场；磁体同极对接；磁场分布；复合磁场

Research of increasing the magnetic field strength by connecting the

same pole together

Zhong hua1, bai wushua1, hou zhijian2

(1. School of advanced engineer, University of Science and Technology Beijing 100083,China;2.Basic Exp

erimental Center for Natural Science, University of Science and Technology Beijing 100083,China; )

Abstract: take external force to press the same pole together can get close to twice the magnetic field strength of a single pole. through experiments Obtained the distribution of same-pole-butted magnet magnetic field lines and the distribution state of magnetic field strength around the magnet. Through the Analysis negated the possible that

same-pole-butted will degaussing the magnet.discuss the specific applications and future

development trends and direction of the high-strength magnetic field which obtained from

same-pole-butted magnet.

Keywords:Nd-Fe-B permanent magnet materials; high-strength magnetic field; magnet same-pole-butted; magnetic field distribution; complex magnetic field

在信息、通讯、交通与自动化这些发展速度最快、对社会影响最大的领域中,磁性材料都发挥着不可替代的重要作用。永磁材料作为当今工业社会最重要的功能材料之一，已广泛应用于计算机、扬声器、家用电器、仪器仪表、磁力机械、各种电机、医疗器械等仪器设备中。我国是稀土王国和永磁材料生产大国，是被誉为“永磁王”的钕铁硼的发明国之一。现代高技术对永磁体的性能与质量提出了更高的要求，而第三代永磁体(NdFeB)满足不了这些要求，目前第四代永磁体的研制尚未取得重大突破。因此，在现有条件下，通过磁铁同极相对获得高强磁场的方法具有实际意义[１]。

2收稿日期：2012-12-27

基金项目：教育教学改革项目（2011重点）“研究型和创新型基础实验教学体系建设”（JG2011Z14）

通讯作者简介：侯志坚（1960—），男，北京，学士，高级工程师，主要从事物理实验教学及其方法研究.

E-mail：*******************.cn

1 问题提出

我们都知道两块永磁体同极相对及异极相对放置于同一平面时磁感线分布分别如图①、图②所示。磁场强度的叠加为矢量相加，于是我们可以猜想两块永磁体磁极对接应该为如图③、图④情况：

图①同名磁极相对磁感线分布图②异名磁极相对磁感线分布

对于异名磁极接触来说与正常单块磁体没有分别，而同名磁极对接磁感线分布如图，相对两极间磁感线呈相互排斥状向外部放射分布。近似认为两磁极产生磁场方向相同，同向叠加，场强为单个磁体磁极部分产生场强的二倍。

图③两异名磁极相接触形成磁感线图④两同名磁极相接触形成磁感线

2 实验验证

2.1实验设备

钕铁硼永磁体、410型高斯计、有机玻璃、铁屑、直尺

其中钕铁硼永磁体技术参数见表①

表①钕铁磁永磁体技术参数

项目剩磁

Br/T

内禀矫顽力

Hcj/kA·m-1

矫顽力

Hcb/kA·m-1

最大磁能积

BH/A·m-3

数值 1.223 1052 849 269

2.2 关于磁感线分布的验证

取金属加工所磨细铁屑置于厚度为10mm的有机玻璃上，敲震玻璃使其形成均匀的一层覆盖于玻璃表面。在下面放两块分别由N、S极相吸成为一体的钕铁硼永磁体，轻敲有机玻

璃使铁屑在磁场作用下分布，得到复合磁场作用下的铁屑分布如图⑤所示。我们可以清楚的发现实验得到的图像与猜想的磁感线分布情况（图③）相同。

图⑤铁屑在异极对接磁体磁场中的分布

再取金属加工所磨细铁屑置于厚度为10mm的有机玻璃上，敲震玻璃使其形成均匀的一层覆盖于玻璃表面。在下面放两块N极相对固定于一铜棍上的钕铁硼永磁体（实物图见图⑦），轻敲有机玻璃使铁屑在磁场作用下分布，得到复合磁场作用下的铁屑分布如图⑥所示。我们可以清楚的看到实验得到的图像与猜想的磁感线分布情况（图④）高度吻合，这有力的证明了上面提出猜想的正确性。

图⑥铁屑在同极对接磁体磁场中的分布