磁铁的基本特性

永磁体基本性能参数

永磁材料：永磁材料被外加磁场磁化后磁性不消失，可对外部空间提供稳定磁场。钕铁硼永磁体常用的衡量指标有以下四种：

剩磁（Br）单位为特斯拉（T）和高斯（Gs）1Gs=0.0001T将一个磁体在闭路环境下被外磁场充磁到技术饱和后撤消外磁场，此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁。它表示磁体所能提供的最大的磁通值。从退磁曲线上可见，它对应于气隙为零时的情况，故在实际磁路中磁体的磁感应强度都小于剩磁。钕铁硼是现今发现的Br最高的实用永磁材料。磁感矫顽力（Hcb）单位是安/米（A/m）和奥斯特（Oe）或1Oe≈79.6A/m处于技术饱和磁化后的磁体在被反向充磁时，使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力（Hcb）。但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。钕铁硼的矫顽力一般是11000Oe以上。

内禀矫顽力（Hcj）单位是安/米（A/m）和奥斯特（Oe）1Oe ≈79.6A/m使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，如果外加的磁场等于磁体的内禀矫顽力，磁体的磁性将会基本消除。钕铁硼的Hcj会随着温度的

升高而降低所以需要工作在高温环境下时应该选择高Hcj的牌号。

磁能积(BH)单位为焦/米3（J/m3）或高?奥（GOe）1MGOe ≈7.96k J/m3

退磁曲线上任何一点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积,而B×H的最大值称之为最大磁能积(BH)max。磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一，(BH)max越大说明磁体蕴含的磁能量越大。设计磁路时要尽可能使磁体的工作点处在最大磁能积所对应的B和H附近。

各向同性磁体：任何方向磁性能都相同的磁体。

各向异性磁体：不同方向上磁性能会有不同；且存在一个方向，在该方向取向时所得磁性能最高的磁体。烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。

取向方向：各向异性的磁体能获得最佳磁性能的方向称为磁体的取向方向。也称作“取向轴”，“易磁化轴”。

磁场强度：指空间某处磁场的大小，用H表示，它的单位是安/米（A/m），也有用奥斯特（Oe）作单位的。

磁感应强度：磁感应强度B的定义是：B=μ0(H+M)，其中H 和M分别是磁化强度和磁场强度，而μ0是真空导磁率。磁感应强度又称为磁通密度，即单位面积内的磁通量。单位是特斯拉（T）。磁化强度：指材料内部单位体积的磁矩矢量和，用M表示，单位是安/米（A/m）。它与磁感应强度和

磁场强度有如下关系

B=(M+H)μ0

在各向同性线性媒质中，磁化强度M和磁场强度H成正比，M＝XmH,Xm是磁化率。上式可改写成

B=(1+Xm)μ0H＝μrμ0H＝μH

式中μ＝μrμ0称媒质的磁导率；μr=1+χm称媒质的相对磁导率，为一纯数。

磁通：给定面积内的总磁感应强度。当磁感应强度B均匀分布于磁体表面A时，磁通Φ的一般算式为Φ=B×A。磁通的SI单位是麦克斯韦。

相对磁导率：媒介磁导率相对于真空磁导率的比值，即μr=μ/μo。在CGS单位制中，μo=1。另外，空气的相对磁导率在实际使用中往往值取为1，另外铜、铝和不锈钢材料的相对磁导率也近似为1。

磁导：磁通Φ与磁动势F的比值，类似于电路中的电导。是反映材料导磁能力的一个物理量。

磁导系数Pc：又为退磁系数，在退磁曲线上，磁感应强度Bd与磁场强度Hd的比率，即Pc=Bd/Hd，磁导系数可用来估计各种条件下的磁通值。对于孤立磁体Pc只与磁体的尺寸有关，退磁曲线和Pc线的交点就是磁体的工作点，Pc越大磁体工作点越高，越不容易被退磁。一般情况下对于一个孤立磁体取向长度相对越大Pc越大。因此Pc是永磁磁路设计

中的一个重要的物理量。

磁滞回线当铁磁质的磁化达到饱和之后，B将不再明显增加而趋于定值Bs，Bs为饱和磁感应强度，此时的磁场强度Hs 称为饱和磁场强度。此后将H减小，B也随之减小，但滞后于H的减小，当H=0时，B并不为零，其值Br叫乘余磁感应强度，简称剩磁。欲使B亦变为零，必须加反向磁场，当H=-Hc 时，B值变为零，铁磁材料完全退磁，称Hc为该材料的矫顽力。如果反向磁场继续增大，铁磁材料将反向磁化，当H=-HM 时，磁化达到饱和B=-Bs，此后若减小反向磁场，使H=0，则B=-Br，当H=Hc时，B=0，至H=Hs时，B=Bs。回到正向饱和状态。这样便经历了一个循环过程，B随H变化而形成一闭合曲线，称为铁磁材料的磁滞回线，如下图所示

1、矫顽力，内禀矫顽力？在永磁材料的退磁曲线上，当反向磁场H增大到某一值bHc时，磁体的磁感应强度B为0，称该反向磁场H值为该材料的矫顽力bHc；在反向磁场H= bHc时，磁体对外不显示磁通，因此矫顽力bHc表征永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁效应的能力。矫顽力bHc是磁路设计中的一个重要参量之一。当反向磁场H=bHc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，bHc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jHc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力jHc。

内禀矫顽力jHc是永磁材料的一个非常重要的物理参量，对于jHc远大于bHc的磁体，当反向磁场H大于bHc但小于jHc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jHc，永磁材料便尚未被完全退磁。因此，内禀矫顽力jHc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。矫顽力bHc和内禀矫顽力jHc的单位与磁场强度单位相同。一般磁性材料的性能可以通过其四个参数来加以表述，即剩余磁感应强度（简称剩磁）Br（单位高斯Gs 或毫特mT，1mT=10Gs），矫顽力Hcb（单位奥斯特Oe），内禀矫顽力Hcj（单位奥斯特Oe），最大磁能积（BH）max （单位兆高奥MGOe）,其中Br,Hcj,max三参数又是最直接的表示。Br,Hcj,max三者的相互关系Br的大小一般可认为能表明磁件充磁后的表面磁场的高低；Hcj的大小可说明磁件充磁后抗退磁及耐温高低的能力；max是Br与Hcj乘积的最大值，它的大小直接表明了磁体的性能高低。

一般来说，max相近的磁体中，Br高，Hcj就偏低；Hcj高，Br就偏低。我们不能以Br,Hcj,max的高低来决定其好坏，要以产品的用途、所需的特性来确定三者的高低；即使在同等max值的条件下，也要看产品的用途、充磁的要求来决定采用高Br值、低Hcj，还是反之。在同等的条件下，即相同尺寸、相同极数和相同的充磁电压，磁能积高的磁件所获得的表磁也高，但在相同的max值时，Br和Hcj的高低对充磁有以下影响：Br高，Hcj低：在同等充磁电压下，能得到较高

的表磁；Br低，Hcj高：要得到相同表磁，需用较高充磁电压；对于多极充磁，要采用Br高Hcj低的磁粉，而对于磁瓦，一般采用Hcj高Br低的磁粉，这是由于磁瓦用于的电机在使用中要承受较大的去磁电流和过载。

2、剩磁永磁材料在闭路状态下经外磁场磁化至饱和后，再撤消外磁场时，永磁材料的磁极化强度J和内部磁感应强度B并不会因外磁场H的消失而消失，而会保持一定大小的值，该值即称为该材料的剩余磁极化强度Jr和剩余磁感应强度Br，统称剩磁。

3、磁极化强度(J)，磁化强度(M)现代磁学研究表明：一切磁现象都起源于电流。磁性材料也不例外，其铁磁现象是起源于材料内部原子的核外电子运动形成的微电流，亦称分子电流。这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。因为每一个微电流都产生磁效应，所以把一个单位微电流称为一个磁偶极子。定义在真空中每单位外磁场对一个磁偶极子产生的最大力矩为磁偶极矩pm，每单位材料体积内磁偶极矩的矢量和为磁极化强度J，其单位为T（特斯拉，在CGS单位制中，J的单位为Gs，1T=10000Gs）。定义一个磁偶极子的磁矩为pm/μ0，μ0为真空磁导率，每单位材料体积内磁矩的矢量和为磁化强度M，其SI单位为A/m，CGS单位为Gs(高斯)。M与J的关系为：J=μ0M，在CGS单位中，μ0=1，故磁极化强度与磁化强度的值相等；在SI单位中，μ0=4π×10-7H/m(亨/米)。