温度对磁铁的影响、低温不可逆去磁

对各向异性BaFe12O19材料,当温度从负温逐渐升高时,剩磁Br下降,饱和磁化强度Ms下降,矫顽力Hcb增大。铁氧体磁感应温度系数ab一般为常数,约–0.19%/°C。虽然Br、Ms、Hcb随工作温度变化的关系简单易明,但实际工作点(退磁曲线与实际工作线的交点)上的磁感应强度Bd与工作温度T的关系并不与Br~T关系一致。当铁氧体工作温度由室温上升时,Br及Ms随T上升而下降,退磁曲线相应下移,Bd也必然随温度上升而下降。当温度下降回到室温因Ms上升,Br也上升,此为可逆现象。

温度对磁铁的影响、低温不可逆去磁

当铁氧体工作温度由室温下降时,Bd变化精況比较复杂,这与材料本身的品质(晶粒的粗细)以及工作时所受到的去磁作用大小有关。如果去磁场強不大,如上图中的工作线(I):当温度由0°C下降到60°C,工作点由d1点上升到d2点,Bd随Br上升而上升,温度回升后Ms下降,Br又恢复到原来状况,这是可逆的。但是如果磁路去磁场强很大,如上图中的工作线(II):工作点由d3到d4.虽然Br上升,Bd反而下降,而且当温度回升时因Ms下降,反转过去的磁矩不能反转过來,Bd不能恢复到原来状况,这就是永磁铁氧体的低温不可逆去磁现象。

事实上,永磁铁氧体的去磁曲线并不是恒为直线,温度降低后Br升高Hcb降低,去磁曲线出现拐点。温度越低,拐点处的场强越低,并且温度低Br高去磁作用就越大。当去磁场強超过拐点处的场强,即工作点在拐点以下时,即便是Bd、Br都升高,但由于回复线低于去磁曲线,温度回升后Br不能恢复到原来状况,也会出现永久失磁,这是低温不可逆去磁的另一现象。如果材料本身晶粒细小,可使Br大Hcb大,温度系数ab、ah较小,不可逆去磁现象较小甚至不发生。

磁铁在高温下会经历三种性能损失

可逆亏损:磁体温度每升高一度,就会发生可逆损耗,高于环境温度,直至达到最高工作温度, 随着磁铁的冷却,性能恢复到以前的水平。

不可逆转的损失:当磁体被加热到其最高工作温度以上但低于其居里温度时,它将遭受不可逆的性能损失。 这意味着如果再冷却磁体,其性能将比加热之前弱。 经历了不可逆损耗的磁体理论上可以重新磁化回其原始强度,但这不是一个具有成本效益的过程。 不可逆的损耗是高温导致单个单个磁畴的磁化强度反转的结果。 这意味着不可逆转的损失只会发生一次。 如果重复相同的热循环,则不会发生额外的损耗,因为每个磁畴在磁化后只能反转一次。

永久损失:当磁体被加热到居里温度以上时,会永久丧失磁性能, 在这一点上,磁畴的结构发生变化并变得自持,从而导致永久性的磁损伤,无法通过磁化修复。数据表中经常引用永磁材料的居里温度,当单独设计时,任何设计都不能接近这些极端高温,应考虑其他参数,例如最高工作温度。

温度如何影响钕磁铁?

钕磁铁的性能变化程度取决于其形状和所用电路的设计,无论是在“自由空间”中还是与硅钢片表面连接。与体积较大的磁体相比,小的,薄的钕磁铁通常更容易受到温度升高的影响。考虑到这一点,即使温度低于其最高工作温度,所有钕磁体也会因温度每升高一度而丧失一定量的性能。实际上,根据温度,温度的每升高1摄氏度,钕磁体将失去其磁强度的0.08%-0.12%,这取决于尺寸,形状,等级及其使用方式。

最高150摄氏度的钕磁铁被认为是所有永磁材料中最佳的磁性能,当温度升至150摄氏度以上时,其磁强度将降低到低于由钐钴制成的相同尺寸。钕磁铁可在非常低的温度下保持其磁稳定性;只有在-138摄氏度时,它们的磁性结构才会受到影响。此时,钕磁铁的磁化方向会改变,从而导致10%到20%的性能损失,标准级钕磁铁的最高工作温度为80摄氏度。当加热到此温度以上时,它们将遭受不可挽回的性能损失。

温度如何影响钐钴磁铁?

钐钴磁体在室温下不如钕磁体强,但其剩磁(Br)和抗退磁性(Hci)的温度系数均比钕磁体好,一旦温度超过150摄氏度,钐钴磁体的性能就会超过钕磁体,而标准等级的钐钴(Sm2Co17)磁体不会遭受不可弥补的损失,直到温度超过350摄氏度。

温度如何影响铝镍钴磁铁?

铝磁体的特点是剩磁高,而矫顽力低,它们的磁强度仅次于钕磁体,但更容易受到外部磁场和物理冲击的消磁作用。在所有永磁材料中,铝镍钴磁体具有最高的热稳定性,而温度在高于环境温度的每一摄氏度中只会损失其性能的一小部分(0.02%)。 铝镍钴磁体在所有永磁体系列中还具有最高的最高工作温度,直到温度达到525摄氏度(alnico5)时,性能才不会遭受不可逆转的损失。

温度如何影响铁氧体磁铁?

铁氧体磁铁在永磁体中是独一无二的,随着温度的升高,其抗退磁能力更强。 相反,它们的强度随着温度的升高而降低,速率较低。 这些特性使它们特别适用于高温应用,例如电机和发电机。 温度每升高一摄氏度,铁氧体磁体的固有矫顽力(抗退磁性)将增加0.4%,而温度每升高一摄氏度,其磁强度将降低0.2%。 铁氧体磁铁可以在最高180摄氏度的温度下使用,才开始遭受不可逆的性能损失。