磁铁基础知识

发布于: 2023-03-20 16:48
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磁概念定义

磁概念

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1 Oe≈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)1 Oe≈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) 1 MGOe≈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)。
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)。
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。

  

磁学常用单位定义

磁学量常用单位换算:

 

磁学量名称

SI符号和单位

CGS符号和单位

单位换算

磁通量

Φ

韦伯(Wb)

Φ

麦克斯韦(Mx)

1Mx=10-8 Wb

磁感应强度

B

特斯拉(T )

B

高斯(Gs)

1Gs=10-4 T

磁场强度

H

安/米(A/m)

H

奥斯特(Oe)

1Oe=103/4p A/m

磁化强度

M

安/米(A/m)

M

高斯(Gs)

1Gs=103 A/m

磁极化强度

J

特斯拉(T )

4pM

高斯(Gs)

1Gs=10-4 T

磁能积

BH

焦/米3(J/m3)

BH

高•奥(GOe)

1MGOe=102/4p kJ/m3

真空磁导率

 

4p•10-7H/m

1

 

磁性材料充磁有几种方式?

磁性材料充磁总体来说一般为三种方式

      不饱和充磁,饱和充磁,过饱和充磁。到底哪种情况下使用哪一种方式充磁机,主要由产品的要求来决定的。一般在工程中使用饱和充磁较多。

1、不饱和充磁:

      是指在磁化时,能量达不到饱和充磁的95%以上,这种充磁是可逆的,即随着时间和外力磁场的变化,磁石的剩磁会逐步下降,这种充磁方式只在特殊工作场合使用,用量很少。

2、饱和充磁:

      是指充磁能量达到磁性材料磁化特性拐点所需的能量,一般为磁性材料内禀矫顽力(或剩磁)的1.5倍(临界拉量)-2倍,一般为稳定取2倍,此种方式可以使磁石饱和充磁,在一般情况下不会发生退磁现象。

3、过饱和充磁

      是指充磁能量超过磁性材料磁化特性拐点所需的能量,一般力磁性材料内禀矫顽力的3倍,因为磁性材料特性,磁石的表面磁场在达到饱和后,随外加磁化能量的提高,只有微量变化。所以在对磁能要求的较高的环境中,都采用这种方式。

 

高斯计是很重要的磁性测试仪器

高斯计是很重要的磁性测试仪器,所以说有磁性的地方都会有高斯计的使用
        1、磁感应强度是用来描述磁场性质的物理量,用B表示,磁场中某点的B的方向是该点的磁场方向,B的大小表示该点磁场的强弱。
  2、磁力线、磁通与磁通连续定理
  我们用磁力线来形象地描绘磁场,电流产生的各种不同磁场的磁力线如图1所示,磁力线是环绕电流的无头无尾的闭合线,电流方向与磁力线回车方向符合右手定则。
  3、利用安培环路定律,我们可以较方便地计算出具有某种空间对称性的电流所产生的磁场。例如计算一个均匀密绕的环形螺线管内部P点的磁场强度。取过P点,半径为r的同心圆,作为闭合的积分曲线。
  4、电磁感应定律
  电磁感应定律说明了感应电动势与磁通变化之间的关系。定律指出:不论任何原因使通过某一回路的磁通Φ发生变化时,回路中产生的感应电动势为:
  e=-dΦ/dt(12)
  如果回路由N匝线圈组成,那么在磁通变化时,每匝都将产生感应电动势,总的感应电动势等于各匝的感应电动势之和。当每匝通过的磁通相同时,则有:
  e=N×dΦ/dt(13)
  电磁感应定律是磁测量中应用最普遍的定律之一。
  当式(13)中的磁通按正弦规律作周期性变化时,可以推导出感应电动势的有效值与磁通的最大值的关系为:
  U=4.44×f×N×Φm(14)
  我们规定,磁力线任何一点的切线方向是该点磁场(也就是B)的方向,通过垂直于B矢量的单位面积的磁力线数等于该点B矢量的大小。也就是说,磁场强的地方,磁力线较密,磁场弱的地方,磁力线较疏。
  通过某一曲面的总磁力线数,称为通过该曲面的磁通,用Φ表示。在曲面上取面积元,其法线方向与该点的B的方向之间成θ角,通过该面积的元的磁通为:
  dφ=B×cosθ×ds(2)
  所以通过曲面的S的总磁通为
  φ=∮B×cosθ×ds(3)
  当B均匀,S是平面并与B垂直时,通过S平面的磁通为:
  φ=B×S(4)
  电磁感应定律就如上面所示,我们知道这是磁测量中经常用到的关系。

 

磁相关名词解释-充磁

充磁:将无磁或弱磁的磁性物质磁性提高的过程。日语中称为“着磁”,英语为“magnetize”。

退磁:也称为脱磁或消磁,将有磁的物质磁性减弱或去除的过程,有时也用来说明磁性物质磁性消失的现象。日语为“脱磁”,英语为“demagnetize”。

减磁:将磁性物质的磁性降低的过程,或者磁性物质磁性降低的现象。

充磁机:也称为充磁电源、着磁机等,是充磁用的能量储存和控制装置。

退磁机:也称脱磁机、脱磁电源或退磁电源,是退磁时的能量储存和控制装置。

充磁线圈:充磁用的线圈,一般使用铜材质导体绕制,是充磁时将电能转化为磁能的部件。

充磁头:一般指带有铁芯或磁扼的充磁部件,也有叫做充磁线圈或充磁磁扼的,国内暂时没有统一名称。

脉冲磁场:由脉冲电流流过充磁线圈时产生的脉冲型磁场,一般用来对磁材充磁或退磁。

 

什么是充磁机?

充磁机又叫冲磁机,加磁机,着磁机。它的作用就是给磁铁上磁。磁铁在刚生产出来,并不具备磁性,必须通过充磁机充磁后才能带磁。

充磁机是一种快速饱和充磁设备,专用于各种强磁材料充磁场,使其具有永不退磁的基本特性。 充磁机能够快速饱和充磁设备,专用于各种磁性材料的充磁。充磁机是实现产品充磁的设备。其种类有电容式脉冲充磁机、无储能脉冲充磁机,恒流充磁机

充磁机(充磁电源)的工作原理:

首先对电容器充以直流高压电压(即储能),然后通过一个电阻非常小的线圈(充磁夹具)放电。放电脉冲电流的峰值很高,可达数万安培。这种电流脉冲在充磁夹具内产生一个强大的磁场,该磁场可以使放置于充磁夹具中的磁性材料永久磁化。 充磁机电容器工作时脉冲电流峰值极高,以及充磁频率也比较高,对电容器耐受冲击电流的性能要求很高。

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