常用永磁材料及其应用基本知识讲座第1讲常用永磁材料的特性(精)

磁性材料及器件 2007年4月 59

专题讲座常用永磁材料及其应用基本知识讲座第一讲常用永磁材料的特性参数

宋后定

（西南应用磁学研究所，四川绵阳 621000）

中图分类号：TM273 文献标识码：B 文章编号：1001-3830(200702-0059-03

编者按：宋后定同志系原西南应用磁学研究所总工程师，国内知名的永磁专家，教授级高级工程师，长期工作在永磁材料科研、生产、应用一线，具有扎实的磁学、磁性材料理论功底，同时积累了丰富的实践经验。从本期开始，我们分期刊出他撰写的《常用永磁材料及其应用基本知识讲座》（共8讲）。文章系统地介绍了常用永磁材料性能、工艺、应用等方面的基本知识，深入浅出，通俗易懂，对工作在永磁材料生产、设计、管理一线的读者具有很好的参考价值。

1 引言

目前，常用的永磁材料有铝镍钴（Alnico ）、钡铁氧体（Ba-Ferrite ）和锶铁氧体（Sr-Ferrite ）、钐钴（SmCo 2∶17型和SmCo 1∶5型）和钕铁硼

（NdFeB ），这是按发明的先后顺序排列的；若按年产吨位排列则为：铁氧体、钕铁硼、铝镍钴、钐钴；若按销售额排列则为：铁氧体和钕铁硼并列第一，然后是钐钴、铝镍钴。本文将分述这几种常用永磁材料的特性参数的具体含义和数值。

2 磁特性参数

（1）磁通量（Φ）

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=100000000 Mx=108

Mx 。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（Φ）叫做磁通密度（B ），B =Φ/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（1T=1Wb/m2

），1高斯=1马克斯韦/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（B r 或M r ）

剩磁是简称，全称是“剩余磁感应强度”

（B r ）或“剩余磁化强度”（M r ）。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。铝镍钴的剩磁为

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(10000~11400G，钐钴1∶5型的剩磁为0.85~1.05T(8500~10500G，钕铁硼的剩磁为

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。

安/米（kA/m）与奥斯特（Oe ）的换算因子是

103/4π，即：1Oe=(103/4πA/m≈80A/m，故1000Oe= 1kOe

≈1000×80A/m=80kA/m。

（5）矫顽力（H c ）、H cb 与H ci 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

60 J Magn Mater Devices Vol 38 No 2

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H cb 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，就是该永磁体的内禀矫顽力，用H ci 表示。

稀土永磁材料出现以前，铝镍钴的H ci 与H cb

差别很小，钡、锶铁氧体的H ci 与H cb 差别也不大，所以一般不用H ci ，

只用H cb 。稀土永磁材料出现后，发现H ci 比H cb 大很多，退磁曲线测量到H cb 这一点时，被测的稀土永磁体几乎没有退磁；只有测量到

H ci 这一点时，稀土永磁体才退磁了。所以对于稀土永磁材料来说，必须特别重视其内禀矫顽力H ci 。表1给出了常用永磁材料的矫顽力数值。

表1 永磁材料的矫顽力

材料 H ci

H cb

kA/m Oe

铝镍钴 40~159 500~2000 38~155 480~1950 钡锶铁氧体 159~358 2000~4500 143~318 1800~4000钐钴1∶5型 1194~2388 15000~30000 637~796 8000~10000钐钴2∶17型 1194~2388 15000~30000 717~844 9000~10600

钕铁硼

955~2388 12000~30000 796~1115 10000~14000

（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（B i ，H i ）及其乘积B i H i 。在B r 点，H 值为0，故BH 乘积为0；在H cb 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（MGOe ）

，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）。即1MGOe=(100/4πkJ/m3，故100 kJ/m3