钕铁硼永磁体材料退磁曲线解读磁亿电子科技工程部2015-07-22CIYI Confidential 宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献一、磁化曲线 在非铁磁材料中，磁通密度 B 与磁场强度 H 成正比，即 B = μ H0-7 式中， μ — 真空磁导率, μ = 4 π×10 H ／m.00 B与H呈线性关系。 铁磁材料的磁通密度（即磁感应强度） B 与磁场强度 H 呈非线性关系， 即 B =f (H)是一条曲线，称磁化曲线，如右上图所示。 附：退磁曲线示例CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 铁磁材料的磁化曲线可以通过试验测得。 试验可见，将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，H 由零 上升到某一最大值Hm时， B值是沿着磁化曲线 oa上升至a 点，对应的磁通密度最大值为Bm。 如右图所示。 曲线 oa 称为起始磁化曲线。 当H由Hm下降到零时，B并不点是沿着ao下降，而是沿着另 一条 abcd 线下降。当 H由零变化到－Hm （即由b点变化 到d点）时，即进行反向磁化时，B 沿着曲线 bcd 变化。
当H由－Hm回升到Hm时，B沿着曲线defa 变化。如此，将 铁磁材料磁化一个循环，得到一个闭合回线 a b c d e f a ， 称为铁磁材料的磁滞回线。CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 由右图可见，B 的变化滞后于 H 的变化。 当 H 下降为零时，B 值不为零而为某一数值Br，这种 现象称磁滞性，Br称作剩余磁感应强度（即剩磁磁密）， 单位为 T （特斯拉）。 要使B值由Br减至 0 值，必须加上一个相应的反向外磁 场，该反向磁场强度称为矫顽力，以Hc表示，单位为 A/m （安/米），如右图中 c 点所示。 Br和Hc是铁磁材料的两个重要参数。 对于同一铁磁材料，以不同的磁场强度Hm 分别进行多次反复磁化，可得到多个大小不等 的磁滞回线，如右图所示。 将各磁滞回线的顶点连接起来，所得的一条 曲线称为基本磁化曲线或称平均磁化曲线。CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 基本磁化曲线 与 起始磁化曲线 不是同一条 曲线，但二者差别不大。 直流磁路计算时所用的磁化曲线都是基本 磁化曲线。
在交流磁路中，由于励磁电流是交流，因此 磁路中的磁势与磁通均随时间而交变。但是， 在每一瞬时仍与直流磁路一样。就瞬时值而言， 通常可使用相同的基本磁化曲线。二、永磁材料的去（退）磁曲线和主要参数 1．永磁材料的去（退）磁曲线 右图中，在第二象限的 bc 段称为去磁曲线。 它表示永磁材料被完全磁化后无外励磁时的B—H 关系。 永磁材料在一般的应用中无外励磁，故去磁曲线是表示永 磁材料特性的主要特性曲线。CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 由于去（退）磁曲线中，永磁体的磁通密度（即磁感应 强度）Bm为正值，磁场强度为负值，两者方向相反， 磁通经过永磁体时，沿磁通方向的磁位差不是降落而是 升高，即永磁体是个磁源（类似电路中的电源）。 同时可见：作用于永磁体的是一个退磁性质的磁场强度， 磁场强度的绝对值 |H|越大，磁感应强度 B 就越小。 为表述方便，通常取 H 的绝对值，把 H 轴的正方向 改变，即负轴改为正轴。 2．内禀去（退）磁曲线 （一）内禀磁感应强度Bi （又称磁极化强度J ） 永磁材料在外磁场作用下被磁化后产生的内在磁感应强度，称内禀磁感应强度Bi，又称磁极化 强度J。
J = μ M，式中M — 磁化强度，A ／m0 在磁性材料中→ → → B= μM ＋μH00 在均匀的磁性材料中，上式的矢量和可写成代数和 B= μM ＋μH0 0 Bi=μ0M=B －μH0 若退磁曲线中磁场强度 H 取绝对值，则上式可写成：Bi=B ＋μH0CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 （二）内禀退磁曲线（又称内禀曲线） 描述内禀磁感应强度Bi(J )与磁场强度H关系的曲线Bi= f (H)是表征永磁材料内在 磁性能的曲线，称为 内禀退磁曲线，简称内禀曲线。内禀退磁曲线及与退磁曲线的关系 内禀退磁曲线上磁极化强度J 为零时,相应的磁 场强度值称为内禀矫顽力Hcj (单位：A ／m)。 内禀矫顽力Hcj的值反映永磁材料抗去磁能力的大小，是表征稀土永磁抗去磁能力强弱的一个重要参数。CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 (三）内禀退磁曲线的矩形度. H ／Hcj越大，磁性能越稳定。H (单位：A ／m)为内禀退磁曲线上当Bi= 0.9Br KK 时所对应退磁磁场强度值。
HK为稀土永磁材料必测参数之一。三．永磁材料的主要参数 永磁材料磁滞回线的形状和特征，可用若干参数来表示。 在工程应用中，就是根据这些参数在数量上的差异进行分类，并决定 他们的用途，它们也是永磁磁路设计中的主要依据。 ● 饱和磁场强度 Hm ● 剩余磁感应强度Br和矫顽力Hc ● 磁导率和回复曲线 ● 磁能积和最大磁能积CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 （一）饱和磁场强度 Hm 在磁铁磁化过程中，使其磁感应强度 B达到饱和值Bm的磁 场强度称为饱和磁场强度Hm 。 应当特别指出，磁铁充磁时应完全磁化，即充磁磁场强度H 应达到Hm 值，才能得到最大可能 磁化的去磁曲线。这样的去磁曲线最稳定，显示出该材料的最优磁性能。 若充磁磁场强度H 值低于Hm ，则将有不同形状的磁滞曲线,它们的去磁曲线显得不够稳定， 磁铁所表示出的磁性能也低，因而不能充分利用该磁性材料。 由此可见，在生产过程中应知道所用磁性材料的Hm 值，在充磁过程中务必达到甚至超过它。CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 （二）剩余磁感应强度Br和矫顽力Hc (1) 剩余磁感应强度Br ● 磁滞回线与纵坐标的交点，即去磁曲线的起 始点 b 点的 B 值，叫做剩余磁感应强度，用 Br 来表示。
它是永久磁铁两端磁路的磁阻可以 忽略的条件下充磁后，外加磁场消失，并在理想 短路条件下存在于磁铁中的磁感应强度值。 (2) 磁感应矫顽力Hc ●在负向外加磁场的作用下，磁铁中的磁感应强度B 随着去磁磁场增大而减小。使磁铁中的磁感应强度 B 达到零所需的去磁磁场强度，成为磁感应矫顽力Hc （简 称矫顽力），如图中的 c 点。CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 （三）磁导率 ● 起始磁化曲线和磁滞回线上的任意一点的斜率，即任意一点上的B 和 H 的增量 之比，叫做磁导率，它随运行点的不同而变化。 软磁材料的磁导率很大，而永磁材料的磁导率很小。 注：软磁材料 和 硬磁（永磁）材料按照磁滞回线形状的不同，铁磁材料可分软磁材料和 硬磁（永磁）材料两大类。 ① 软磁材料 软磁材料的磁滞回线窄、剩磁Br和矫顽力Hc都小，如上图所示。 由于软磁材料的磁导率较高，适用于制造电机和变压器的铁心。 常用的软磁材料有铸铁、电工用热轧硅钢薄板（GB5212-85 ）、冷轧电工钢带（片）（GB2521- 88 ）、家用电器用热轧硅钢薄钢板、软磁合金带、电工用纯铁棒等。
CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 ② 硬磁（永磁）材料 硬磁（永磁）材料的磁滞回线宽、剩磁Br和矫顽力Hc都大，如上图所示。 由于剩磁Br大，硬磁材料可用以制作永久磁铁，故亦称永磁材料。 通常，剩磁Br、矫顽力Hc和磁能积（BH ）max是表征永磁材料磁性能的三项指标。 硬磁（永磁）材料有磁滞合金冷轧带（GBn171-82 ）、铁钴钒永磁合金（GBn172-82 ）、 铁钴钼磁滞合金热轧棒材（GBn173-82 ）、铸造铝镍钴和粉末烧结铝镍钴永磁合金 （GB4753-84 ）、烧结和粘结永磁铁氧体材料（SJ/T10410-93 ）等。 此外，作为在电机中使用的硬磁材料还有稀土永磁材料，如钐钴、钐镨钴、钕铁硼、 稀土钴等。 ● 一般说来，剩余磁感应强调Br与矫顽力Hc 之比愈小，磁导率就愈小。 ● 对于永磁体，通常所关心的是起始磁导率、最大磁导率和可逆磁导率这三个物理 量 (另文说明）。CIYI Confidential宇宙始于混沌 而有序于磁石 / 持续创新 科技贡献 （四）磁能积和最大磁能积 ●永磁体的去（退）磁曲线上任一点的磁通密度 B 与磁场强度 H 的乘积BH 称 为磁能积。其大小与该永磁体在给定工作
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