什么是永磁体?

发表于 2023-4-28 15:38:57
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永磁体,也称为磁石,可以由天然产品制成,也可以人工制成。一种可以带磁,磁化后保持磁性,并能承受外部磁场而不退磁的材料,可以制成永磁体。

什么是永磁体?
永磁体是指能长期保持其磁性的磁铁。可以形成永磁体的天然材料的一个例子是磁铁矿。AlNiCo 合金等人造材料也可用于形成永磁体。与电磁体不同,永磁体不需要通过外部磁场来激励以具有磁性。永磁体在去除外部磁场后仍保留剩余磁化强度。

使铁磁物质完全退磁所需的反向磁场的大小称为铁磁物质的矫顽力。钢和铁都是铁磁性的,只是矫顽力不同。钢具有较大的矫顽力,而铁具有较小的矫顽力。添加碳、钨、铬和其他元素会使钢在室温下具有不同的磁性。晶体结构、内应力和磁强度可能会有所不同。这些变化称为不均匀性,可以选择它们来增加材料的磁力。通常,不均匀程度越大,磁强度越大。

为使钢材达到最佳的不均匀状态,必须进行适当的热处理或机械加工。例如,当碳钢处于熔融状态时,其磁性与普通铁一样。然而,在高温淬火后,不均匀性迅速增加,材料获得了成为更强永磁体的潜力。如果钢从高温慢慢冷却,或者淬火后的钢在六七百摄氏度熔化,内部原子有足够的时间排列成稳定的结构,各种不均匀性就会降低。因此,矫顽力降低,不再是永磁材料。

钢铁或其他材料如果经过适当的处理和加工,使其具有最佳的内部不均匀性和最大的矫顽力,就可以制成强力永磁体。铁的晶体结构,它的内应力等不均匀性小,矫顽力自然就小,所以不需要强磁场来充磁或退磁,所以不能成为永磁体。一般把容易磁化和退磁的材料称为软磁材料。用作导磁体和电磁铁的材料大多是软磁铁。永磁体的极性不变,而软磁体的极性随外加磁场的极性而变化。

什么是临时磁铁?
临时磁铁是一种特殊类型的磁铁,可以随着外界条件的变化而改变其磁性。这意味着无论外部条件如何,临时磁铁的磁性都不会保持不变。临时磁铁的另一个名称是软磁铁或电磁铁。

临时磁铁的磁畴不会与外部磁场永久对齐,它们很容易恢复到原来的状态。磁性材料的充磁和退磁需要外加磁场。电能可以产生软磁材料磁化所需的电磁域。电磁铁的两极很容易颠倒或改变。当施加的磁场消失时,电磁行为立即消失。

软磁铁通常由柔软且具有延展性的材料(例如软铁)混合制成,赋予磁铁特殊而独特的性能。临时磁铁具有短程磁场。软铁在变压器中起着核心作用,并与永磁体一起用于强大的磁性工具,例如 MRI。

永磁体和临时磁体有什么区别?
永磁体是一种不需要外加磁场就能保持充分磁化的磁体,而暂磁体是一种需要外加磁场才能保持充分磁化的磁体。

永久磁铁的特性是不变的,而临时磁铁是磁性不断变化的磁铁。永磁体由硬质材料制成,而临时磁体由软质材料制成。

永磁体的磁极永远不能倒转,而暂磁体的磁性能是可以倒转的。

永磁体的磁场强度是恒定的,而临时磁体的强度总是随条件而变化。

永磁体不需要电能像磁铁一样工作,而临时磁铁总是需要电能像磁铁一样工作。

永久磁铁称为条形磁铁,而临时磁铁也称为电磁铁。

永磁体中的磁场不会随着外磁场的消失而消失,而临时磁体中的磁场会随着外磁场的消失而消失。

永磁体的磁畴一旦对齐就永远不会轻易反转,而临时磁铁的磁畴一旦对齐就很容易反转。

在物理学中,永磁体是由坚硬的永久铁磁材料制成的磁体类型,而临时磁体是由某些铁磁临时材料制成的磁体类型。

永磁体应用:
永磁体广泛应用于电子、电气、机械、交通、医疗和日用品等各个领域。永磁体存在于扬声器、电话听筒、磁电表的磁系统、发电机和永磁电机的磁极中。永磁器件应用于机械制造、磁悬浮系统、磁力轴承、磁选系统、磁选矿、磁水净化系统、质子加速器磁系统等。

永磁材料:
稀土元素铈、锶、镧、钕等与钴可形成强力永磁体。其磁强度可达碳钢的150倍,铝镍钴永磁材料的3~5倍,永磁材料的8~10倍。专用磁铁,如橡胶磁铁,可以使用粘合的铁氧体粉末和合成橡胶制成,挤压到模具中,然后加工成柔软、有弹性、可扭曲的磁铁。

常用的永磁材料有哪些?
AlNiCo永磁合金:

AlNiCo主要由铁、镍、铝组成,还含有铜、钴、钛等元素。它具有高剩磁、低温度系数和高磁稳定性。它可用作铸造合金或粉末烧结合金。常用于制造磁电仪表、流量计、微型电动机、继电器等。

铁铬钴永磁合金:
这种合金主要由铁、铬、钴组成,加入少量的钼、钛和硅。其加工性能好,磁性能与铝镍钴永磁合金相似,可通过塑性变形和热处理提高磁性能。用于制造各种截面小、形状复杂的小型磁铁元件。

永磁铁氧体:
主要是钡铁氧体和锶铁氧体合金,电阻率高,矫顽力大,可有效应用于气隙较大的磁路,如小型发电机和电动机的永磁体。永磁铁氧体不含镍、钴等贵金属,原料来源丰富,加工简单,成本低。可代替铝镍钴永磁体制造磁选机、磁力推力轴承、扬声器、微波器件等。但其最大磁能积低,温度稳定性差,质地脆易碎,且不耐冲击和振动,不适用于有精密要求的测量仪器和磁性装置。

稀土永磁材料:
这些主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。前者是由稀土元素铈、锶、镧、钕等与钴形成的金属间化合物。主要用于低速力矩电机、起动电机、传感器、磁力推力轴承等磁系。钕铁硼永磁材料是第三代稀土永磁材料。其剩磁、矫顽力和最大磁能积均高于其他永磁材料。它不易碎,具有良好的机械性能和低密度,因此更适合用于轻型磁性元件。对需要小型化的物品有好处,但其高磁温度系数限制了它的应用。

复合永磁材料:
它们由掺入塑料材料中作为粘合剂的永磁材料粉末组成。由于该材料的一部分是粘合剂,其磁性明显低于没有粘合剂的相应磁性材料。复合永磁材料的应用受到粘结剂耐热性的限制。它们的工作温度较低,一般不超过150℃。但复合永磁材料尺寸精度高,机械性能好,性能均匀性好,而且由于多极充磁,易于对磁体进行径向定向。主要用于制造电工仪器、通讯设备、旋转机械、磁疗设备、体育用品等。

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