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产品选择方法 / Product Selection

烧结Nd-Fe-B是迄今为止人类发现的磁性最强的永磁材料。中国拥有丰富的稀土资源, 随着制造的规模化以及先进的生产工艺和技术的发展,烧结Nd-Fe-B磁体的性价比越来越高,
已经成为现代永磁器件的首选材料。

一、为什么选择烧结Nd-Fe-B永磁体?

烧结Nd-Fe-B永磁体具有以下不可多得的优点:
1.磁能积高。由于单位体积磁体的磁能密度高,与使用传统永磁体相比,永磁器件的体积、重量可以大幅度减小,并使得许多永磁器件因体积、重量以及外围附加构件、设备的大幅度减小而显著降低了整体制造成本。另外,为减少体积、重量,减轻因电磁铁的供电、冷却等系统维护带来的不

便,目前,一些欧、美国家的航天、军事武器设计部门甚至限定:今后一些系统中需要用到磁场的各种器件必须使用永磁体来制由于冷却系统的原因,当电磁铁尺寸小到厘米数量级时,其维持恒定磁场的能力便不如烧结Nd-Fe-B永磁体。换句话说,当器件的尺度被限定在几个厘米以下时.使用烧结Nd-Fe-B永磁体可以获得更高的磁场。

2.内禀矫顽力高。烧结Nd-Fe-B永磁体的内禀矫顽力很容易达到12 kOe以上,永磁器件中磁体的厚度可以设计得很小而应用于有高退磁场的环境,使得器件可以做得轻而薄。

3.退磁曲线方形度高。烧结Nd-Fe-B磁体在很宽的反向退磁场范围内,磁极化强度几乎保持恒定,在B-H曲线的整个二象限乃至三象限的很宽范围内可以保持直线。这意味着烧结Nd-Fe-B在磁路回路的不同位置,其磁极化强度总是恒定的,这就大大简化了磁路设计的工作,使新的永磁器件的开发周期大大缩短。

4.漏磁低。 由于烧结Nd-Fe-B永磁体的单轴磁晶各向异性场大,磁体的磁通线被约束在磁体的二个极面上,漏磁通很小。另一方面,由于内禀矫顽力很高,在永磁器件中磁体沿易磁化方向的厚度可以设计得很小,进一步降低了永磁体在磁路中的漏磁通。这样,应用FEM(有限元法)方法即可以相当精确地模拟计算出整个永磁磁路的磁场,可以为永磁器件的设计开发节约大量的成本和时间。众所周知,在稀土永磁体发明以前,永磁磁路计算中五花八门的经验公式恐怕是所有学科中最多的了,这是由于传统永磁体特别是Alnico磁体,其磁晶各向异性场很低,加上内禀矫顽力小,在磁路中磁体沿易磁化方向的厚度可以必须足够大,使得磁体相当大一部分的磁通不能到达磁体的二个极面上,沿磁体的侧面存在很大的漏磁通,给整个永磁磁路的磁场的计算结果造成相当大的误差。

5.能量效率高。由于烧结Nd-Fe-B永磁体的退磁曲线方形度高,磁体的回复磁导率可以低至1.2以下。回复磁导率rec越低,永磁体磁场在动态工作条件下恢复到原始磁状态的能力越强。传统永磁体特别是Alnico磁体,其回复磁导率rec很高,一般在5~10,在动态工作条件下外界的能量有很大一部分不能反馈回永磁系统,所以能量转换效率低。实践证明,在动态工作条件下的相同永磁磁路,烧结Nd-Fe-B磁体的能量转换效率比Alnico5磁体高出5~8倍。6.涡流损失低. 烧结Nd-Fe-B永磁体的电阻率远远大于普通金属材料,比 Sm-Co磁体还要高。这样,在诸如电机等交变磁场的使用场合,磁体的涡流损耗低,器件的发热量少,温升就相对较低。 

二、怎样选择烧结Nd-Fe-B永磁体?

为了最大限度地发挥烧结Nd-Fe-B永磁体的优势,在选择磁体的牌号、尺寸以及表面防护层时,需要注意以下几点:

1.永磁体在磁路中的工作负载点应高于其最高使用温度下B-H曲线的膝点(Knee point Bk, Hk)即在最高使用温度下、施于磁体的最大反向磁场(包括其自退磁场)Hr需低于B-H曲线的膝点所对应的磁场值Hk:(A)
或者,在最高使用温度、最大反向磁场下,磁体内部的表观磁通密度Bd需大于B-H曲线的膝点所对应的磁通密度Bk:(Aa)

如图SANMAG- N46H磁体,在80C和100C下的Bk分别为0.2 T和0.4 T。因此磁体在80C和100C下的内部表观磁通密度Bd需大于0.2 T和0.4 T。或者说,在100C下使用N46H磁体时,磁体在磁路中的工作负载线(Operating line)与B-H曲线的交点应高于膝点所对应的磁通密度0.4 T。否则,在使用过程中的永磁体会产生高温不可逆退磁。

因此,在选择烧结Nd-Fe-B永磁体的牌号时,首先需要确定永磁体在磁路中的最高使用温度。

从图中我们还可以清楚地看到,随着温度的升高,永磁体的剩磁和矫顽力都在下降,B-H曲线的膝点在升高。由于永磁体在磁路中的工作负载线与磁体的尺寸、以及磁体所在磁路的结构有关,一旦永磁磁路结构确定了,永磁体在磁路中的工作负载线就确定了。所以,选择烧结Nd-Fe-B永磁体的牌号的问题,实际上归结为确定永磁体的最低矫顽力的问题。
我们负责提供各种牌号的烧结Nd-Fe-B永磁体B-H曲线的详尽数据。如果您需要了解永磁体在磁路中的工作负载线,请与我们的工程师联系。

2. 烧结Nd-Fe-B永磁体尺寸的选择
烧结Nd-Fe-B永磁体是一种脆性材料,且有着显著的表面效应,我们一般不建议把磁体的尺寸设计成1.0 mm以下。如果您所需要的永磁体的尺寸在1.0 mm以下,请咨询我们经验丰富的工程师,为您提供特别的处理方案。由于烧结Nd-Fe-B永磁体脆性很大,磁体中往往还存在一定的残余内应力,所以通常的磁体需要设计有适度的倒角,减少在使用过程中发生磕边的危险。

3. 烧结Nd-Fe-B永磁体防护层的选择
烧结Nd-Fe-B永磁体对环境很敏感,一般需要做专门的表面防护处理。除了温度因素外,环境对磁体的腐蚀,是造成磁体失效的主要原因。我们可提供各种金属和非金属表面防护层,不同的表面防护层对磁体的外观、耐腐蚀特性、磁性能、以及胶粘性能有着不同程度的影响。如果您需要了解这方面的问题,请咨询我们经验丰富的工程师。

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