磁学知识

永磁体(磁铁)高温退磁原理与检测

作者：小林没别名更新于 2026年10月16日

图 1　高温磁通不可逆损失试验系统。老化前后均在相同室温条件下，使用同一套亥姆霍兹线圈和磁通计进行测量。

一、物理原理

永磁体的磁性来自材料内部大量电子磁矩的有序排列。用通俗的“磁畴”模型理解，每个磁畴都像一个具有南、北极的小磁体；磁化后，大量磁畴或晶粒中的磁矩总体朝同一方向排列，它们的作用相互叠加，使磁体在宏观上表现出稳定磁性。

备注

需要说明的是，“无数个小磁铁整齐排列”是一种便于理解的简化模型。对于烧结钕铁硼等高性能稀土永磁材料，实际退磁过程还与晶粒结构、晶界、磁晶各向异性和矫顽力有关，不能完全等同于普通软磁材料中的磁畴壁移动。

当温度升高时，热扰动增强，同时材料的剩磁和矫顽力通常会下降，原本排列整齐的磁畴稳定性随之减弱。当热能足够大时，它就能克服让磁畴保持有序排列的力，导致一部分磁畴开始翻转方向，变得杂乱无章。对外显现为退磁;此时可能出现两类变化：

-可逆磁通损失：磁体在高温下磁性减弱，冷却回原参考温度后基本恢复。

-不可逆磁通损失：部分区域的磁化发生不可逆反转；冷却后仍不能恢复，通常需要重新充磁。

因此，永磁体并不需要达到居里温度才会发生不可逆退磁。对于特定牌号和磁路，当温度升高导致矫顽力下降、局部工作点越过退磁曲线的拐点时，不可逆损失就可能发生。

图 2　高温老化温度循环与测量时点。高温阶段的磁通变化包含可逆温度效应，冷却回相同室温后仍未恢复的部分才属于不可逆损失。*

当材料达到或超过居里温度时，长程铁磁有序在高温下消失，材料转为顺磁状态。冷却到居里温度以下后，材料会重新出现铁磁有序，但原来的宏观磁化方向通常不会自动完整恢复。因此，更准确的表述不是“磁铁不可逆退磁到精确的 0”，而是：

超过居里温度后，磁体在高温下失去自发磁化；冷却后通常会严重丧失原有的宏观剩磁，如需恢复原性能，一般要重新充磁。

永磁体磁化后会产生与原磁化方向相反的内部磁场，即”自退磁场“。自退磁场的平均大小与磁体形状有关：以厚度方向磁化的薄片为例，面积与厚度之比越大，平均退磁因子通常越大，开路状态下越容易受到自退磁影响。

但磁体内部的局部退磁场并不均匀。边缘和尖角处常会出现较强的局部退磁场，材料缺陷、温度梯度和外加反向磁场也会改变最危险的位置。研究表明，永磁材料中的磁化反转往往会受到边缘附近局部退磁场的控制。因此，不能脱离具体形状和工作磁路，笼统断言“磁体一定先从磁化面中心区域退磁”。

图 3　霍尔探头单点测量与二维表面扫描。若需判断局部异常，应固定探头姿态与间隙，保存老化前后的完整扫描矩阵并进行差值比较。

使用高斯计和霍尔探头测量表磁，本质上得到的是某一位置附近的”局部磁感应强度“。读数会明显受到探头位置、探头与磁体间隙、放置角度、感应面积以及磁体几何形状的影响。

因此，问题不在于“常规测量一定取边缘最大值”，而在于：”单个测点(特别是测量磁铁最大值的测试方式)只能代表局部，不能完整代表整块磁体。即使某个测点的高斯值接近正常，也不能排除其他区域已经出现局部退磁。

如果目标是比较退磁前后的整体磁性能，可采用磁通计＋亥姆霍兹线圈。在测量几何、样品位置和线圈常数固定的条件下，该方法能够比较磁体整体磁通或磁偶极矩的变化，比单点表磁更适合评价高温造成的整体不可逆损失。

图 4　亥姆霍兹线圈和磁通计测量布置。样品位于线圈均匀空间内，易磁化方向与线圈轴向平行；该方法反映整体磁通或磁偶极矩，不能直接定位退磁区域。*

四、参考标准进行高温不可逆磁通损失测试

可参考现行国家标准 GB/T 40794—2021《稀土永磁材料高温磁通不可逆损失检测方法》。该标准适用于钕铁硼类永磁体；其中常温磁通测试环境为 23 ℃±3 ℃。基本思路是：

1. 样品沿易磁化方向饱和充磁，在室温环境中放置不少于 2 h，再测量老化前磁通 \(\Phi_0\)；

2. 按规定的温度、时间和开路或半开路条件进行高温老化；

3. 将样品冷却并稳定到与初次测量一致的参考温度；

4. 使用相同仪器、位置和方向复测磁通 \(\Phi_1\)，每个样品重复测量 3 次并取平均值；

5. 计算高温磁通不可逆损失：

\[L_{irr}=\frac{\Phi_0-\Phi_1}{\Phi_0}\times100\%\]

测试时应重点控制前后两次室温、样品姿态、线圈与磁通计、恒温时间、样品间距以及开路／半开路条件的一致性。

如果不仅要知道“整体损失了多少”，还要知道“退磁发生在哪里”，则应增加多点或扫描式霍尔测量、磁场成像，必要时结合有限元或微磁仿真。两类方法解决的问题不同：