描述永磁材料退磁曲線理想程度參數(shù)的探討

王 瑜

（1 包頭金山磁材有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014020）

（2 內(nèi)蒙古自治區(qū)稀土標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，內(nèi)蒙古 包頭 014020）

描述永磁材料退磁曲線理想程度參數(shù)的探討

王 瑜1,2

（1 包頭金山磁材有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014020）

（2 內(nèi)蒙古自治區(qū)稀土標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，內(nèi)蒙古 包頭 014020）

歸納并討論了目前描述永磁材料退磁曲線理想程度的一些參數(shù)，指出了這些參數(shù)在定義方面存在的一些問題，提出了這些參數(shù)新的定義式。

永磁體；退磁曲線；穩(wěn)定性

1 引言

永磁材料穩(wěn)定性是重要的物理參數(shù)，而用退磁曲線的理想情況來衡量永磁材料的常溫穩(wěn)定性是非常直觀有效的手段。但用來描述永磁材料退磁曲線的理想程度的參數(shù)既沒有嚴(yán)格意義上物理參量，又存在多個(gè)參量同時(shí)使用且定義不夠嚴(yán)密等情況?！禛BT 13560-2009 燒結(jié)釹鐵硼永磁材料》國標(biāo)中也未對(duì)該參數(shù)進(jìn)行規(guī)定，但實(shí)際應(yīng)用中供需雙方又普遍采用方形度進(jìn)行檢驗(yàn)與評(píng)估。文中針對(duì)這些方面作些討論、探討并提出筆者的一些看法，供大家參考。

2 描述永磁材料退磁曲線理想程度參數(shù)介紹

描述永磁材料退磁曲線理想程度的參數(shù)，過去在理論上較少提及。近年來，隨著永磁材料特別是稀土永磁材料的發(fā)展，永磁材料的使用范圍得到極大擴(kuò)展，對(duì)永磁材料穩(wěn)定性方面的要求也越來越高。在這樣的背景下，該參數(shù)重要性越來越強(qiáng)，規(guī)范該參數(shù)也顯得越來越重要。目前在永磁材料行業(yè)內(nèi)，該參數(shù)按所描述的退磁曲線類型分為以下兩類。

2.1 描述B-H退磁曲線理想程度的參數(shù)

（1）凸出系數(shù)γ1[1]，也有文獻(xiàn)資料將其稱為隆起度[2]，該參數(shù)定義為永磁體最大磁能積與剩磁和磁感矯頑力乘積的比值，即

（2）凸出系數(shù)γ2∶該參數(shù)定義如下：

該參數(shù)取值范圍為（0，1]。

一般文獻(xiàn)[2,3]將該參數(shù)表述為用來衡量J-H退磁曲線理想程度，（采用進(jìn)行定義），但實(shí)際上，該參數(shù)用來衡量J-H退磁曲線理想程度不很合適，而用來衡量B-H退磁曲線理想程度更合適一些。如對(duì)圖1所示的退磁曲線，由于≥, B-H退磁曲線很直，近乎為一直線，用該式衡量其值接近1，但J-H退磁曲線形狀卻很差，故該式描述J-H退磁曲線的理想程度不太合適。

圖1 退磁曲線示意

2.2 描述J-H退磁曲線理想程度的參數(shù)

（1）方形度Q1（也有資料將其稱作凸出系數(shù)[1]）∶該參數(shù)一般用來衡量高矯頑力材料J-H退磁曲線的理想情況，定義為磁極化強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度乘積的最大值除以剩磁和內(nèi)稟矯頑力的乘積，即：

該參數(shù)取值范圍為（0，1]。

（2）方形度Q2：永磁材料行業(yè)內(nèi)通常將永磁材料J-H退磁曲線上=0.9或0.8Br的相對(duì)應(yīng)的磁場稱為彎曲點(diǎn)磁場Hk[2,3],而J-H退磁曲線的方形度為：

這也是目前使用最廣的行業(yè)通用定義方法。

該參數(shù)取值范圍為（0，1]。

3 對(duì)退磁曲線理想程度參數(shù)的描述

上述對(duì)退磁曲線理想程度參數(shù)的描述或未將B-H、J-H退磁曲線理想程度參數(shù)的描述有機(jī)統(tǒng)一起來，或僅對(duì)一些局部點(diǎn)的情況進(jìn)行分析，參數(shù)定義物理意義不很準(zhǔn)確，那么，對(duì)該參數(shù)如何定義才更加合理呢？

從物理概念本身分析，該參數(shù)描述的是退磁曲線理想程度與實(shí)際曲線形狀的差異，即實(shí)際量與理想量之間的比值，故該定義應(yīng)能反映磁體整體情況且從能量角度定義較為合理，故我們可作如下定義。

3.1 對(duì)B-H退磁曲線理想程度參數(shù)-凸出系數(shù)γ定義

按上述思路，該參數(shù)可定義為實(shí)際曲線所包圍面積與理想曲線所包圍面積之比，從圖2（a）、（b）可得參數(shù)γ表達(dá)式如下：

圖2 B-H、J-H退磁曲線示意

3.2 對(duì)J-H退磁曲線理想程度參數(shù)-方形度Q定義

相類似，我們可將J-H退磁曲線理想程度參數(shù)方形度Q定義為實(shí)際曲線所包圍面積與理想曲線所包圍面積之比，從圖2（c）、（d）可得如下表達(dá)式：

3.3 凸出系數(shù)γ與方形度Q的關(guān)系

凸出系數(shù)γ與方形度Q，二者取值范圍相同，均為（0，1]，且二者存在正比關(guān)系，即其中之一增加或減小時(shí)，另一參數(shù)亦隨之增大或減小，但二者除極值點(diǎn)外取值不同。

3.4 示意性說明

退磁曲線中凸出系數(shù)γ、方形度Q實(shí)際測試中可由機(jī)器積分自動(dòng)計(jì)算，這里為了說明問題，對(duì)理想化退磁曲線凸出系數(shù)γ、方形度Q作示意性近似計(jì)算如下：

對(duì)如圖3（a）、（b）中的情況按上述討論的情況其凸出系數(shù)γ可分別表示為：

Bm1、Hk為圖2（b）中B-H退磁曲線彎曲點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的B、H值。

圖3 B-H、J-H退磁曲線示意圖

而方形度Q則可統(tǒng)一表示為：

Bm2、Hk為圖2（b）中J-H退磁曲線彎曲點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的B、H值。

3.5 樣品實(shí)測數(shù)據(jù)比對(duì)

現(xiàn)取1-6#樣品實(shí)際測試，將測試值與計(jì)算值進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果如表1所示。表中Br、Hcj、Hcb、Hk為1-6#樣品參數(shù)實(shí)測值，γ1、γ2為應(yīng)用公式（1）、（2）對(duì)B-H退磁曲線理想程度參數(shù)計(jì)算值，γ為應(yīng)用定義式（7）對(duì)該參數(shù)的計(jì)算值；Q1為應(yīng)用公式（3）對(duì)J-H退磁曲線理想程度參數(shù)計(jì)算值，Q2為應(yīng)用公式（4）對(duì)J-H退磁曲線理想程度參數(shù)實(shí)測值，Q為應(yīng)用本文定義式（8）對(duì)該參數(shù)的計(jì)算值。

表1 樣品實(shí)際測試與計(jì)算值結(jié)果對(duì)比

從結(jié)果可以看出，用公式（1）、（2）、（3）、（4）表示產(chǎn)品退磁曲線理想程度，或者參數(shù)數(shù)據(jù)分布范圍不合適，或者無法準(zhǔn)確衡量產(chǎn)品理想程度，目前使用最多的（4）式，測試結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)值為1的情況，事實(shí)上，值為1的曲線并不能代表此時(shí)曲線為理想狀態(tài)，曲線代表的產(chǎn)品仍有改進(jìn)的空間，而用（5）、（6）式衡量退磁曲線理想程度或用（7）、（8）進(jìn)行大致估算，更科學(xué)，用（1）、（2）、（3）、（4）明顯不太合適。

4 結(jié)論

對(duì)現(xiàn)有的描述永磁材料退磁曲線理想程度的一些參數(shù)凸出系數(shù)、方形度等進(jìn)行了討論，提出了現(xiàn)有定義式存在的一些不足，提出了改進(jìn)后的定義式。

[1] 張有綱,等. 磁性材料[M]. 成都∶ 成都電訊工程學(xué)院出版社,1988.220-221.

[2]周壽增,等.超強(qiáng)永磁體[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1999.69.

[3]石富.稀土永磁材料制備技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2007.28-31.

Discuss on Parameters of Permanent Magnet Demagnetization Curve Ideal Degree

WANG Yu1,2
(1 Baotou Jinshan Magnetic Material Co.Ltd, Baotou 014020, Neimenggu, China)
(2 The Inner Mongolia Autonomous Region Rare Earth Standardization Technical Committee, Baotou 014020, Neimenggu, China)

This paper Summarizes and discusses some parameters of permanent magnet demagnetization curve of ideal degree so far, points out some problems in the definition of these parameters, and proposes the new definition of the parameters.

Permanent magnets; Demagnetization curve; Stability

2016-10-08

王 瑜，男，包頭金山磁材有限公司，高級(jí)工程師