磁性术语词汇表

磁性材料、磁场、磁路、磁性能与制造工艺的中英文术语和技术定义,共 93 条术语、7 个分类。

01

磁学基础与微观机制

磁性状态、磁矩、磁畴及各向异性等基础概念。

20 项
反铁磁性Antiferromagnetism

不同磁性子晶格的磁矩呈反平行有序排列;在理想补偿状态下宏观静磁化为零。反铁磁有序通常在奈尔温度处消失。

易磁化轴Easy axis

对具有磁晶各向异性的磁体而言,最容易磁化的晶体方向。与之相对、磁化最困难的晶体方向称为“难磁化轴“。参见“磁晶各向异性“。

难磁化轴Hard axis

对具有磁晶各向异性的磁体而言,磁化在该晶体方向上最为困难。参见“磁晶各向异性“。

抗磁性Diamagnetism

一种磁性:材料在外加磁场作用下产生与磁场方向相反的感应磁矩,磁化率为负且数值极小,几乎不随温度变化;撤去磁场后磁化立即消失。表现出这种性质的材料称为抗磁体,典型如惰性气体、铜、金、银、锌等金属以及有机化合物。

亚铁磁性Ferrimagnetism

一种磁性:材料中磁矩方向相反(反平行排列)但大小不等,整体磁化仅为两者之差。表现出这种性质的材料称为亚铁磁体,典型代表是铁氧体。与铁磁性(所有磁矩平行排列)相比,亚铁磁性通常磁化强度较小。与铁磁体类似,亚铁磁体升温达到居里温度后转变为顺磁体。

铁磁性Ferromagnetism

一种磁性:材料中磁矩通过交换作用呈平行(同向)排列。表现出这种性质的材料称为铁磁体。由于磁矩平行排列,铁磁体具有自发磁化;但在通常状态下,物体内部形成磁畴结构,整体磁化对外表现为零。狭义的“强磁性“即指铁磁性。铁磁体升温达到居里温度时,热振动破坏磁矩排列,物体转变为顺磁性。

磁荷Magnetic charge

磁荷是经典磁极模型中描述磁场的一种等效数学概念,并非已确认存在的独立磁单极子。等效磁荷的定义及单位依赖所采用的模型和单位制,不能直接与磁通量混为同一物理量。

磁畴Magnetic domain

磁偶极子的磁矩方向一致排列的小区域,存在于铁磁体和亚铁磁体内部。在这类磁体中,若自发磁化全部朝同一方向排列,将成为磁静能很高的不稳定状态;为避免这种情况,磁体自发细分为大小和方向适当的多个磁畴,称为磁畴结构。磁畴之间相互抵消或闭合,使整体自发磁化减小、能量(磁能)状态。

磁畴壁Domain wall

相邻磁畴之间磁化方向连续变化的过渡区域。按磁化旋转模式可分为布洛赫畴壁与奈尔畴壁;两者应依据磁矩旋转平面与畴壁几何关系描述,实际类型受材料和薄膜厚度影响。

磁偶极子Magnetic dipole

磁偶极子是用磁偶极矩表征的磁场源模型,可由微小电流环或电子磁矩等近似描述。经典电磁学中未观察到孤立磁单极子;不宜将磁偶极子定义为两个真实磁荷的简单组合。

磁矩Magnetic moment

磁矩(磁偶极矩)是表征磁源强度和方向的矢量,常用符号 m,SI 单位 A·m²(也等于 J/T),CGS 电磁单位为 emu。平均磁化强度 M=m/V。

磁晶各向异性Magnetocrystalline anisotropy

材料的磁特性(特别是磁化的难易程度)依赖于晶体方向的现象,源于电子结构不仅取决于组成元素,还取决于晶体结构。表现为自发磁化沿某些晶体方向更容易取向;此外矫顽力、充磁特性等也常与晶体方向有关。例如:铁单晶沿 [100] 方向比 [110]、[111] 更易磁化;镍沿 [111] 方向比 [110]、[100] 更易磁化。易磁化的晶体方向称为易磁化轴(方向),难磁化的方向称为难磁化轴(方向)。

磁致伸缩Magnetostriction

强磁体被磁化时产生的微小形变,也称磁应变。形变量取决于自发磁化强度、晶体轴方向等,δL/L 量级为 10⁻⁵~10⁻⁶。内应力会通过磁致伸缩影响磁畴结构和磁化特性,并产生磁各向异性。磁致伸缩也是电机异常噪声的原因之一。

静磁能Magnetostatic energy

磁场中存在磁体时产生的磁势能。对强磁体而言,即使没有外磁场,磁体内部也会因退磁场(方向与磁化相反的内部磁场)而具有静磁能。该能量对应于磁极在磁体两端、内部退磁场形成过程中所做的功。强磁体形成磁畴结构正是为了使这种静磁能最小。

顺磁性Paramagnetism

一种磁性:材料中的磁矩在没有外磁场时方向随机、整体磁化为零;施加外磁场后,磁矩沿磁场方向取向并产生与磁场强度大致成正比的微弱磁化。表现出这种性质的材料称为顺磁体。

自发磁化Spontaneous magnetization

磁体原子磁矩在没有外磁场作用下即自发规则排列而产生的磁化。通常磁体具有磁畴结构,整体观察不到自发磁化;自发磁化需在单晶或单磁畴状态下测量。对强磁体而言,自发磁化在绝对零度时最大;随温度升高,原子磁矩因热波动而减小,在居里温度时消失。

磁化率Magnetic susceptibility

磁化强度与磁场强度之比的参数,符号 χ,SI 制下 χ = M/H,无量纲。抗磁性材料 χ 为负,顺磁性材料 χ 为很小的正数,铁磁性材料的 χ 远大于 1 且呈非线性。与相对磁导率的关系为 μr = 1 + χ。参见“磁导率”。

剩余磁化强度Remanent magnetization

外磁场降为零后材料内部保留的磁化强度,符号 Mr(磁极化对应 Jr),单位 A/m。与剩余磁通密度 Br 是不同回线上的物理量:Br 对应 B-H 回线,Mr(Jr)对应 M-H(J-H)回线,二者不可混用。参见“剩余磁通密度”。

磁化曲线Magnetization curve

材料从磁中性状态出发、外磁场 H 从零单调增大时,磁通密度 B(或磁极化 J、磁化强度 M)随之变化的曲线,又称初始磁化曲线。起始段磁导率较低,中间段出现最大磁导率,最终趋于磁饱和。

单磁畴Single domain

颗粒尺寸减小到仅含一个磁畴的临界状态,此时磁化翻转只能通过磁矩整体转动实现,矫顽力理论上达到最高。单磁畴临界尺寸由材料磁晶各向异性决定,是永磁铁氧体及纳米复合磁体获得高矫顽力的重要机制。参见“磁畴”“纳米复合磁体”。

02

磁场量、单位与磁路

磁场、磁通、磁路参数及常用计量单位。

19 项

磁通密度的 CGS 单位,以德国物理学家约翰·卡尔·弗里德里希·高斯的名字命名。当 1 [Mx] 的磁通垂直穿过 1 [cm²] 的面积时,磁通密度为 1 [G]。1 [G] = 10⁻⁴ [T](T 为磁通密度的国际单位制单位);1 [T] = 10⁴ [G]。

磁导率Permeability

表征材料磁响应的参数,符号 μ,SI 单位 H/m。在线性、各向同性情况下,B=μH,M=χmH,B=μ₀(H+M),因此 μ=μ₀(1+χm),相对磁导率 μr=μ/μ₀。永磁材料存在非线性与磁滞,必须区分割线、微分及回复磁导率。

磁化强度Magnetization

单位体积的净磁矩,符号 M,SI 单位 A/m,CGS 常用 emu/cm³。磁极化强度 J=μ₀M(SI 单位 T),磁通密度 B=μ₀H+J;M 与 J 不是同一物理量。

磁场强度Magnetic field strength

磁场强度 H 描述磁场的一种矢量物理量,SI 单位 A/m,CGS 常用 Oe。它与磁通密度 B 不同:在 SI 制下 B=μ₀(H+M)。1 Oe≈79.577 A/m。

磁通量Magnetic flux

穿过给定有向曲面的磁通密度法向分量的面积积分,Φ=∫B·dA。SI 单位 Wb,CGS 常用 Mx,1 Wb=10⁸ Mx。

磁通密度Magnetic flux density

单位面积的磁通量。单位:国际单位制为特斯拉 [T],CGS 单位制为高斯 [G]。磁通密度符号为 B。磁体内部的磁通密度是外磁场贡献(μ₀H)与磁极化 J 之和:B = μ₀H + J。1 [T] = 10⁴ [G]。

磁阻Reluctance

磁阻 Rm 是磁路中阻碍磁通形成的等效参数。对截面 S、长度 L、线性均匀磁导率 μ 的理想磁路,Rm=L/(μS),磁动势 F=NI=ΦRm。SI 单位 A/Wb。该关系对非线性、漏磁明显的磁路仅为近似。

磁通量的 CGS 单位,以英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的名字命名。与磁通密度 CGS 单位高斯 [G] 的关系:1 [Mx] = 1 [G·cm²];与国际单位制磁通单位韦伯 [Wb] 的关系:1 [Mx] = 10⁻⁸ [Wb]。

磁场强度的 CGS 单位,以丹麦物理学家、化学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Ørsted)的名字命名。作用于单位磁极的力为 1 [dyne] 时的磁场强度为 1 [Oe]。换算:1 [Oe] = 10³/4π [A/m](A/m 为国际单位制磁场强度单位)。

磁导系数Permeance coefficient

永磁体工作点与磁路负载关系的无量纲参数,常用 Pc 表示。在第二象限常以 Pc=−B/(μ₀H) 描述工作点负载线(H<0、B>0 的理想情形)。其数值与磁体形状、工作磁路、气隙及邻近材料有关,并非材料固有常数。

磁通密度的国际单位制(SI)单位,以塞尔维亚裔美国发明家、电气工程师尼古拉·特斯拉的名字命名。当 1 [Wb] 的磁通垂直穿过 1 [m²] 的面积时,磁通密度为 1 [T]。1 [T] = 10⁴ [G](G 为磁通密度的 CGS 单位),即 1 [G] = 10⁻⁴ [T]。

磁通量的 SI 单位,1 Wb=1 V·s=10⁸ Mx。韦伯用于磁通量;若采用等效磁荷模型,其单位需要另行定义,不能据此认为磁荷与磁通量相同。

工作点Operating point

永磁体在给定磁路和外部条件下,于 B-H 退磁曲线上所对应的 B、H 状态点。工作点由材料退磁曲线与磁路负载线共同确定,需结合温度和退磁裕度评价不可逆损失。

表面磁场Surface magnetic field

磁体表面指定位置(通常为表面中心或最大值点)的磁通密度,工程上俗称“表磁”,单位 T 或 Gs,常用高斯计测量。表磁与材料牌号、尺寸比、充磁方式及测量位置有关,是过程控制与验货的参考指标,而非材料本征特性参数。

磁路Magnetic circuit

由磁体、气隙和软磁材料等构成的磁通闭合通路。与电路类比:磁动势对应电动势、磁通对应电流、磁阻对应电阻。实际磁路存在漏磁,设计时常以漏磁系数修正。参见“磁阻”“磁导系数”。

负载线Load line

在退磁曲线坐标图上,由磁体几何形状与外部磁路条件确定、表示工作点可能位置的直线,其斜率与磁导系数 Pc 相对应。磁体的实际工作点即负载线与退磁曲线的交点;温度变化时负载线基本不变而退磁曲线移动。参见“工作点”“磁导系数”。

退磁系数Demagnetization factor

表征磁体几何形状对其内部退磁场影响的无量纲参数,符号 N。均匀磁化时退磁场与磁化强度成正比(方向相反),三个主轴方向的退磁系数之和为 1;磁体沿磁化方向越细长,N 越小,退磁场越弱。参见“退磁场”。

气隙Air gap

磁路中磁体与导磁体(或两个磁极)之间的空气间隙,是磁能对外做功的主要区域。气隙越大,磁路磁阻越大、漏磁越明显,所需磁体体积通常也越大;电机中气隙磁场的分布直接决定输出转矩与性能。

磁轭Yoke

为磁通提供低磁阻回路的软磁铁心部件,常见于电机定子、扬声器磁路及磁选设备中。磁轭与永磁体配合构成完整磁路,可减少漏磁、提高气隙磁场利用率并屏蔽外部磁场干扰。

03

磁性能与退磁

磁滞、退磁、工作点及永磁材料关键性能指标。

16 项
时效退磁Time-dependent demagnetization

永磁体在一定温度、磁路和环境条件下,其磁通或磁性能随时间发生变化的现象。需区分首次热稳定过程中的不可逆损失与长期时效变化。变化程度与材料内禀矫顽力、工作点、温度和外部反向磁场等因素有关。

矫顽力Coercivity

永磁体第二象限退磁特性中的关键量:B 降为零时对应磁感应矫顽力 HcB;磁极化 J 降为零时对应内禀矫顽力 HcJ。两者均通常取反向磁场强度的绝对值,单位 kA/m 或 kOe;技术规格必须明确区分。

高温退磁Demagnetization by heat

磁体升温后磁性能变化的统称,应区分:随温度恢复而恢复的可逆变化;冷却至基准温度后仍无法恢复的不可逆退磁损失;以及高温持续暴露下的时效变化。居里温度并不等于磁体最高允许工作温度。

退磁场Demagnetizing field

由磁体自身磁化所形成、通常与磁化方向相反的内部磁场。对均匀磁化的椭球体可用形状相关的退磁系数描述;对复杂形状及实际组件,退磁场通常空间不均匀,受磁化分布、相邻材料和磁路边界条件影响。

磁滞回线Hysteresis loop

描述磁体磁化过程随外磁场变化的闭合回线。通常指磁化充分后磁体的磁滞回线:横轴取外磁场 H、纵轴取磁极化 J 的曲线称为 J-H 曲线;纵轴取磁通密度 B 的曲线称为 B-H 曲线。

最大磁能积Maximum energy product, (BH)max

最大磁能积 (BH)max 为永磁材料第二象限 B-H 退磁曲线上 |B·H| 的最大值,常用单位 kJ/m³、MGOe。它衡量磁体的潜在磁能利用能力,但实际磁体体积还由气隙、漏磁、工作点及允许退磁裕度等确定。

次磁滞回线Minor loop

在磁滞主回线内部,当外加磁场在较小范围内往复变化形成的局部闭合回线,又称次回线。永磁体工作点附近的回复过程常可近似为线段,但不必严格与原退磁曲线重合。

退磁Demagnetization

使磁体的磁化或磁通下降的过程。工程上区分有意消磁和使用中的退磁损失。交流衰减磁场、反向磁场及升温均可能造成退磁;加热至居里温度以上可能损坏磁体结构、涂层或尺寸,不应作为成品磁体的常规消磁方案。

回复线Recoil curve

永磁体从退磁曲线上的某工作点改变磁场后沿局部轨迹返回的 B-H 曲线,通常称回复线。其斜率 dB/dH 为回复磁导率;相对回复磁导率 μrec=(1/μ₀)(dB/dH)。

剩余磁通密度Residual flux density, Br

永磁材料从规定饱和磁化状态将外磁场 H 降为零后,B-H 磁滞回线上的磁通密度值,符号 Br,单位 T 或 kG。“剩磁”通常为其简称,不应与剩余磁化强度 M 混为一谈。

饱和磁化强度Saturation magnetization

在足够强的外磁场下磁化强度趋于饱和的状态;相应磁化强度称饱和磁化强度 Ms,单位 A/m。达到宏观饱和不等于材料内每个颗粒必然成为严格的单磁畴结构。

内禀矫顽力温度系数Temperature coefficient of HcJ

描述一定温度区间内 HcJ 相对温度变化的参数,常用 β(HcJ),单位 %/℃ 或 %/K。通常为负值,其大小随材料牌号、温度区间与测量条件改变;应给出基准温度和计算区间。

剩磁温度系数Temperature coefficient of Br

描述一定温度范围内剩磁 Br 相对温度变化的参数,常用 α(Br),单位 %/℃ 或 %/K。数据与材料牌号、基准温度及测量区间有关,通常不能直接外推至全部使用温度。

退磁曲线Demagnetization curve

磁滞回线位于第二象限的部分,描述永磁体从饱和磁化状态施加反向磁场时磁通密度 B(或磁极化 J)随 H 变化的关系。是评价永磁材料性能的基础曲线,Br、HcB、HcJ、(BH)max 等参数均由其确定。参见“磁滞回线”。

退磁曲线方形度Squareness of demagnetization curve

衡量退磁曲线接近矩形程度的参数,常用 Hk 与 HcJ 的比值(Hk/HcJ)表示,Hk 为磁极化 J 降为 0.9Jr 时对应的反向磁场强度。方形度越好,磁体在动态退磁场下的工作稳定性越高。

不可逆退磁损失Irreversible demagnetization loss

磁体经高温或外部退磁场作用后,恢复到基准温度(或撤去外场)时磁性能无法恢复的下降比例,常以开路磁通损失的百分比表示。评价温度稳定性时必须与可逆变化区分。参见“高温退磁”“时效退磁”。

04

材料与磁体类型

永磁、软磁及不同工艺路线的磁性材料类型。

14 项
粘结磁体Bonded magnet

将永磁粉末与高分子粘结剂混合,采用压制、注射或挤出等方式成形的磁体。可实现复杂形状及较好的尺寸一致性;磁性能、耐温性取决于磁粉类型、含量和粘结剂体系。

永磁铁氧体磁体Ferrite magnet

以氧化铁和锶、钡等元素形成的六角晶系硬磁铁氧体为主的永磁材料,具有成本较低、耐腐蚀及电阻率高等特点。与高性能烧结钕铁硼相比,其剩磁和最大磁能积通常较低,具体性能取决于牌号。

硬磁性材料Hard magnetic material

矫顽力大、不易被外磁场退磁的磁性材料。一般指磁体(永磁体),磁性记录材料也可归入硬磁性材料。代表性材料有:铁氧体磁体、NdFeB 系及 SmCo 系等稀土永磁体、铂铁(Pt-Fe)、铂钴(Pt-Co)、Fe-Co-Cr 合金等。

各向同性磁体Isotropic magnet

微观易磁化方向无优选取向、宏观磁性能在不同方向近似一致的磁体。可采用各向同性铁氧体或某些快淬磁粉粘结磁体。商业高性能烧结钕铁硼通常采用取向工艺形成各向异性。

纳米复合磁体Nanocomposite magnet

由纳米级(10⁻⁹ m)细晶的硬磁相与软磁相组成、两相间通过交换耦合作用结合、宏观表现得如同单一磁相的磁体,因此称为纳米复合磁体。

稀土元素Rare earth elements

17 种元素的统称:镧系 15 种元素(从镧 [原子序数 57] 到镥 [原子序数 71]),加上钪 [21] 和钇 [39]。稀土元素的外层电子结构和离子半径相似,因而化学性质相近。它们最初在较稀有的矿物中被发现,故称“稀土“,但地壳中的实际储量并不少:铈的含量高于锡,钇、镧、钕的含量高于钴。稀土元素存在于氟碳铈矿(bastnäsite,碳酸盐矿物)、磷钇矿(xenotime)和独居石(磷酸盐矿物)、离子吸附型稀土矿等矿石中,目前这些矿产大多产自中国。稀土元素广泛应用于荧光材料、磁性材料、精细陶瓷、半导体等领域,堪称支撑现代文明的重要功能元素。

稀土永磁体Rare earth magnet

以铁族过渡金属与稀土元素构成的合金为主要成分的永磁体的统称。按制造工艺大致分为烧结磁体和粘结磁体两类;典型磁体合金有 Sm-Co 系和 Nd-Fe-B 系两种。与其他永磁体(铁氧体、铝镍钴 Alnico)相比,稀土永磁体在剩余磁通密度 Br、内禀矫顽力 HcJ、最大磁能积 (BH)max 等指标上明显优越,广泛应用于工业电机、计算机、家电、手机、汽车等各类现代工业产品,是此类设备和器件小型化、高性能化不可或缺的材料。

烧结磁体Sintered magnet

通过粉末制备、成形和烧结工艺制成的磁体,既包括烧结钕铁硼、烧结钐钴,也包括烧结永磁铁氧体。工艺路线、磁性能和后续加工要求应按材料分别描述。

软磁性材料Soft magnetic material

矫顽力小、容易被外磁场磁化也容易退磁、磁导率大的磁性材料。软磁材料用于增强线圈和永磁体产生的磁场、构成磁通的通路,典型应用是变压器和电机的铁芯等。

钕铁硼磁体NdFeB magnet

以 Nd₂Fe₁₄B 金属间化合物为主相的稀土永磁材料,是目前磁能积最高的实用永磁体。剩磁与最大磁能积高、机械强度较好;居里温度较低、温度稳定性较差且易腐蚀,通常需表面镀层防护。广泛应用于电机、风电、消费电子与音响等领域。

钐钴磁体SmCo magnet

以 SmCo₅(1:5 型)或 Sm₂Co₁₇(2:17 型)为主相的稀土永磁材料。居里温度高(约 700~800 ℃)、温度稳定性好、耐腐蚀性优于钕铁硼;最大磁能积低于钕铁硼且脆性较大,适用于高温及恶劣环境。

铝镍钴磁体AlNiCo magnet

以铁、镍、铝、钴及铜等元素组成的铸造或烧结永磁合金。居里温度高、温度系数小、耐温可达 500 ℃ 以上;矫顽力低、易退磁,常用于仪表、传感器等温度稳定性要求高的场合。

钐铁氮磁体SmFeN magnet

以 Sm₂Fe₁₇Nₓ 氮化物为主相的新型稀土永磁材料,理论磁性能接近钕铁硼,不含钴且耐腐蚀性好;因氮化物高温易分解,目前以粘结工艺应用为主,烧结工艺尚在产业化推进中。

各向异性磁体Anisotropic magnet

易磁化轴在成形过程中经外磁场取向、宏观磁性能具有方向性的磁体,取向方向的磁性能显著高于非取向方向,与各向同性磁体相对。烧结钕铁硼、烧结永磁铁氧体通常为各向异性磁体。参见“各向同性磁体”。

05

制造工艺与取向

充磁、压制、取向等磁体制造与磁化工艺。

10 项
充磁Magnetizing

对磁性材料施加外磁场,使其达到规定磁化状态的工艺。完全充磁一般要求足够高的外加磁场以接近饱和;实际所需磁场与材料牌号、HcJ、磁体尺寸、充磁夹具和磁路有关。常采用脉冲充磁。

平行取向压制Parallel magnetic field pressing

烧结永磁材料取向压制工艺之一,磁粉取向磁场方向与压制力方向大致平行。

垂直取向压制Perpendicular magnetic field pressing

烧结永磁材料取向压制工艺之一,磁粉取向磁场方向与压制力方向大致垂直。

径向取向磁体Radial oriented magnet

径向取向磁体是易磁化轴沿半径方向分布的各向异性磁体。“径向取向”描述晶粒易磁化方向,“径向充磁”描述磁极或磁化方向配置。

轴向充磁Axial magnetization

磁化方向沿磁环(或磁体)轴线方向的充磁方式,与径向充磁相对。轴向充磁的圆环磁体两端面分别为 N、S 极,常用于扬声器、传感器与吸持磁路等场合。

径向充磁Radial magnetization

磁化方向沿磁体半径方向分布的充磁方式,磁环内孔与外圆表面呈现不同磁极。“径向充磁”描述磁化方向的配置方式,与描述晶粒易磁化方向取向的“径向取向”是两个概念。参见“径向取向磁体”。

多极充磁Multipole magnetization

通过专用充磁夹具使磁体表面一次形成多个 N、S 交替磁极的充磁方式,常见于磁环、编码器磁鼓及平面多极磁板。极数、极距与表磁分布主要由充磁夹具的结构决定。

晶界扩散Grain boundary diffusion

将镝(Dy)、铽(Tb)等重稀土元素或其化合物经涂覆、蒸镀等方式沿晶界扩散进入钕铁硼晶界相的工艺。重稀土富集于晶粒表面而非整体分布,可在少量添加下显著提高内禀矫顽力,降低重稀土用量与成本,是当前高矫顽力钕铁硼的主流工艺。

重稀土添加Heavy rare earth addition

在钕铁硼中添加镝(Dy)、铽(Tb)等重稀土元素,以提高各向异性场与内禀矫顽力、改善温度稳定性的方法。传统熔炼合金化方式用量大、剩磁损失明显,正逐步被晶界扩散工艺取代。

表面镀层Surface coating

为防止腐蚀并改善外观,在磁体表面形成的保护层。钕铁硼常用镀镍铜镍(Ni-Cu-Ni 多层镍)、镀锌、磷化及环氧树脂涂覆等;镀层种类与厚度影响耐盐雾时间、尺寸公差及粘接性能。

06

温度、力学与材料物性

温度特性、强度、硬度、弹性及热电物性参数。

9 项
热膨胀系数Thermal expansion coefficient

表征材料尺寸随温度变化的相对变化率;线膨胀系数常以 K⁻¹ 表示。各向异性烧结钕铁硼沿取向方向与其垂直方向的热膨胀特性可能不同,具体数值及正负取决于材料与温度区间。磁体与钢件、胶黏剂组装时应评估热膨胀失配和热应力。

抗压强度Compressive strength

材料在规定压缩试验条件下发生破坏时的最大压缩应力,通常按峰值载荷除以原始承载截面积计算,单位 MPa。烧结稀土永磁材料硬而脆,抗拉试验较难实施但并非无法测量;机械设计还需考虑抗弯强度、缺陷与应力集中。

居里温度Curie temperature

铁磁性体或亚铁磁性体因温度升高而转变为顺磁态的温度。磁体中规则排列的磁矩因热波动而持续振动;温度升高,热波动增强,磁矩排列逐渐被破坏,最终完全失去有序——这一转变温度即居里温度。要在常温下表现出强磁性,居里温度必须明显高于室温。铁、钴、镍等过渡金属及其合金,以及若干稀土金属,其居里温度均高于室温。

电阻率Resistivity

表征材料阻碍电流流动的性质,符号 ρ,SI 单位 Ω·m。均匀材料电阻 R=ρL/S。较高电阻率通常有助于抑制时变磁场中的涡流,但涡流损耗也取决于频率、几何尺寸及磁场分布。

奈尔温度Néel temperature

反铁磁体转变为顺磁态的温度,以法国物理学家路易·奈尔(Louis Néel)的名字命名。

剪切模量Shear modulus

材料在弹性范围内剪切应力与剪切应变的比值,符号 G,单位 Pa,表征剪切刚度,不等于抗剪强度。

热导率Thermal conductivity

表示热量从高温部分向低温部分传递容易程度的物理量:等于单位时间内垂直流过单位等温面的热量与该方向上单位长度温差的比值。单位为 [W/(m·K)],数值越大导热能力越强。

维氏硬度Vickers hardness

表示材料硬度的标度之一。以两对面夹角为 136° 的正四棱锥金刚石压头压入试样,由载荷与压痕表面积之比确定硬度值。维氏硬度广泛应用于金属材料,尤其适合磁体等硬脆材料。

杨氏模量Young's modulus

一种弹性模量,也称纵向弹性模量。将一端固定的等截面均匀杆沿轴向拉伸时,若截面上作用的应力为 σ、单位长度伸长为 ε,则在一定范围内满足胡克定律 σ = Eε,比例常数 E 即杨氏模量。单位为帕斯卡(Pa)。该数值用于考虑磁体的力学特性。

07

结构与工程应用

典型磁路结构、电磁效应及永磁电机应用。

5 项
海尔贝克磁环Halbach ring

海尔贝克磁环由不同磁化方向的磁体分段排列,或由连续旋转磁化的磁性材料构成,以增强一侧或孔内磁场并减弱另一侧磁场。具体场型与磁化阶次、分段数、结构和尺寸相关。

涡流Eddy current

导体(如铝、铜及其他金属)内磁通变化时感应产生的旋涡状电流,由法国物理学家傅科(Léon Foucault)发现。感应电流流过导体电阻时产生焦耳热,其磁场阻碍磁通变化,最终使动能转化为热能,构成各种电磁能量转换装置的损耗;由此产生的热量称为焦耳热。涡流导致的焦耳热是电机等装置效率下降的原因之一;另一方面,它也被用作电磁炉等设备的热源。

永磁直流电机Permanent magnet DC motor

以永磁体作定子磁极、转子为绕在软磁铁芯上的电枢绕组(经换向器切换电流)的直流电机。转矩由定子永磁体的磁场与转子电流相互作用产生。这是使用磁体最普遍的电机类型,用量巨大:结构简单坚固、价格适中、使用方便。定子磁体一般采用铁氧体磁体,近年来高性能电机也开始采用稀土永磁体。

永磁同步电机Permanent magnet synchronous motor, PMSM

一种旋转磁场电机:转子由永磁体与硅钢板、铁等材料结合构成,定子上绕电枢绕组。电机转速与定子电流频率同步,因此可通过逆变器电源对电机运行进行控制。由于转速、响应速度等易于电气控制,该类电机被广泛用作各种工业高性能执行器。按磁体安装方式大致分为两类:表面式(SPM)——永磁体粘贴在转子表面;内嵌式(IPM)——永磁体嵌入转子内部。

步进电机Stepper motor

以一定的步距角为单位、按脉冲信号逐步旋转的电机。旋转角度随输入脉冲数变化、转速随输入脉冲频率变化,因此无需反馈即可实现位置控制(开环控制)。步进电机广泛用作工厂自动化(FA)和办公自动化(OA)设备的定位控制驱动源。

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