磁钢的居里温度和工作温度

news2024/9/22 13:35:20

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你知道吗,磁体在超过一定温度时会永久的失磁,不同的磁体能够承受的最大工作温度是不同的,那么与温度相关的指标有哪些?如何根据工作温度来选择合适的磁钢?今天我们就来解答一下这些问题。

居里温度

说到温度与磁性关系的问题,我们首先要了解一个概念—“居里温度”。听到居里两个字是不是感觉很熟悉?这个概念确实和居里夫人有一些关系。200多年前一位著名的物理学家在自己的实验室里发现了磁石的一个物理特性,就是当磁石加热到一定温度时,它原来的磁性就会消失,这位伟大的物理学家就是居里夫人的丈夫—皮埃尔·居里,后来人们把这个温度叫居里点(Curie point),又叫居里温度(Curie temperature,Tc)或磁性转变点。

**定义:**居里温度是磁性材料在铁磁性物质和顺磁性物质之间转换的温度,低于居里温度时该物质成为铁磁体,当温度高于居里温度时,该物质成为顺磁体。居里点的高低与物质的成分和晶体结构相关。

**温度高于居里温度:**磁体内部分子剧烈运动,磁畴被破坏,与磁畴相关的一系列铁磁性质,如高磁导率、磁滞回线、磁致伸缩等全部消失,磁体出现不可逆的退磁现象。退磁后可再次充磁,但充磁电压需要远高于首次充磁时的电压,并且充磁后的磁场可能无法达到原有水平。
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居里温度在实际应用中具有重要意义。在磁性材料,尤其是软磁材料的选材过程中,对于需要在特定温度下保持铁磁性的器件,选择具有合适居里温度的材料,可以提高器件的稳定性和可靠性。

工作温度

工作温度(Work temperature,Tw)是指磁体在实际应用中所能承受的温度范围。不同的物质由于其热稳定性不同,其工作温度也会有所差异。磁钢的最高工作温度远低于居里温度,在工作温度内,温度升高磁力会有所下降,但是冷却后大部分可恢复。

工作温度与居里温度的关系:居里温度越高,磁材的工作温度也相对越高,并且温度稳定性更好。烧结钕铁硼原料中加入钴、铽、镝等元素可提高其居里温度,因此高矫顽力产品中(H、SH、…)普遍含都有加镝。

同一种磁体,不同牌号等级由于成份和结构的不同,耐温能力也有所不同。以钕铁硼为例,不同牌号系列的磁钢最大工作温度在80℃~230℃之间不等。
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影响磁钢实际工作温度的几个因素:

  1. 磁钢的形状和尺寸(即长径比,也叫磁导系数Pc), 对实际最高工作温度有重大影响,并不是H系列钕铁硼磁钢都能在120℃的温度下工作不退磁,有些尺寸的磁体,在室温状态下可能都处于退磁状态,因此需要提高矫顽力等级来提升实际最大工作温度。

  2. 磁路的闭合程度同样影响磁体的实际最高工作温度。同一块磁铁,工作磁路越闭合,磁铁的最高使用温度就越高,磁铁的性能就越稳定。所以磁铁的最高工作温度并不是一个确定的值,而是随着磁路的闭合程度而变化。

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