永磁材料又稱硬磁材料，其特點(diǎn)是各向異性場(chǎng)高，矯頑力高，磁滯回線面積大，磁化到飽和需要的磁化場(chǎng)大，去掉外磁場(chǎng)后它仍能長(zhǎng)期保持很強(qiáng)的磁性。實(shí)用中，永磁材料工作于深度磁飽和及充磁后磁滯回線的第二象限退磁部分。永磁材料作為一種重要的基礎(chǔ)性磁性功能材料，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊。我國(guó)的永磁材料產(chǎn)業(yè)在世界上舉足輕重，不僅從事生產(chǎn)、應(yīng)用的企業(yè)眾多，研究工作也一直方興未艾。下面介紹永磁材料的種類、主要性能、應(yīng)用注意事項(xiàng)、選擇原則。

永磁材料的種類

一、鐵氧體

1、鐵氧體是一種非金屬磁性材料，又稱磁性陶瓷。我們拆開傳統(tǒng)收音機(jī)，里面的那個(gè)喇叭磁鐵，就是鐵氧體的。

2、鐵氧體的磁性能不高，目前磁能積（衡量磁鐵性能高低的參數(shù)之一）只能做到4MGOe稍微高一些。這種材料有個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)，就是價(jià)格低廉。目前，仍然廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域。

3、鐵氧體是陶瓷，因此，加工性能也與陶瓷類似，鐵氧體磁鐵，都是模具成形，燒結(jié)出來的，若需加工，也只有進(jìn)行簡(jiǎn)單的磨削。由于很難進(jìn)行機(jī)械加工，因此鐵氧體產(chǎn)品，大多形狀簡(jiǎn)單，而且尺寸公差比較大。方塊形狀產(chǎn)品還好，可以進(jìn)行磨削。圓環(huán)形的，一般只磨削兩個(gè)平面。其他尺寸公差，都是按照名義尺寸的百分比給定的。

4、由于鐵氧體應(yīng)用廣泛價(jià)格低廉，因此，很多廠家會(huì)有現(xiàn)成的常規(guī)形狀和尺寸的圓環(huán)，方塊等產(chǎn)品可供選擇。由于鐵氧體是陶瓷材質(zhì)，因此基本不存在腐蝕問題。成品不需要進(jìn)行電鍍等表面處理或者涂裝。

二、橡膠磁

1、橡膠磁是鐵氧體磁材系列中的一種，由粘結(jié)鐵氧體磁粉與合成橡膠復(fù)合，經(jīng)擠出成型、壓延成型、注射成型等工藝而制成的具有柔軟性、彈性及可扭曲的磁體?？杉庸こ蓷l狀、卷狀、片狀、塊狀、圓環(huán)及各種復(fù)雜形狀。

2、它的磁能積為0.60～1.50 MGOe橡膠磁材的應(yīng)用領(lǐng)域：冰箱、訊息告示架、將物件固定于金屬體以用作廣告等的緊固件，用于玩具、教學(xué)儀器、開關(guān)和感應(yīng)器的磁片。

3、主要應(yīng)用于微特電機(jī)、電冰箱、消毒柜、廚柜、玩具、文具、廣告等行業(yè)。

三、釤鈷

1、釤鈷磁鐵，主要成分是 釤和鈷。由于兩種材料本身價(jià)格昂貴，因此，釤鈷磁鐵也是幾種磁鐵里面最貴的一種。釤鈷磁鐵的磁能積，目前可以做到30MGOe， 甚至更高一些。

2、另外，釤鈷磁鐵的矯頑力很高，耐高溫，可應(yīng)用于350攝氏度的高溫，因此在很多應(yīng)用場(chǎng)合無法替代。釤鈷磁鐵，屬于粉末冶金產(chǎn)品。一般廠家根據(jù)成品的尺寸和形狀需要，燒結(jié)成方塊毛坯，然后再使用金剛石刀片切割成成品尺寸。由于釤鈷具有導(dǎo)電性，因此可以進(jìn)行線切割加工。

3、理論上說，釤鈷可以切成線切割能切成的形狀，如果不考慮充磁和較大尺寸的問題。釤鈷磁鐵，耐腐蝕性很好，一般不需要進(jìn)行防腐電鍍或涂裝。另外，釤鈷磁鐵質(zhì)地很脆，因此加工小尺寸或者薄壁產(chǎn)品比較困難。

四、釹鐵硼

1、釹鐵硼是目前應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速的磁鐵產(chǎn)品。釹鐵硼從發(fā)明到現(xiàn)在的廣泛應(yīng)用，也不過20多年的時(shí)間。由于其擁有的高磁性能和易加工性，價(jià)格不是很高，因此應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大迅速。

2、目前，商品化的釹鐵硼，磁能積可以達(dá)到50MGOe，是鐵氧體的10倍。釹鐵硼也屬于粉末冶金產(chǎn)品，加工方式與釤鈷類似。

3、目前，釹鐵硼的最高工作溫度在180攝氏度左右。如果是惡劣環(huán)境應(yīng)用，一般推薦不超過140攝氏度。釹鐵硼非常容易被腐蝕。因此，成品大多要進(jìn)行電鍍或者涂裝。

4、常規(guī)采用的表面處理包括：鍍鎳(鎳銅鎳）， 鍍鋅，鍍鋁，電泳等。如果工作在密閉環(huán)境里，也可以采用磷化的方式。由于釹鐵硼的高磁性能，在很多場(chǎng)合，被用來替代其他磁性材料，用以減小產(chǎn)品體積。假如用鐵氧體磁鐵，現(xiàn)在的手機(jī)尺寸，恐怕不會(huì)小于半塊磚頭。

5、釤鈷磁鐵與釹鐵硼這兩種磁鐵，都擁有比較好的加工性能。因此，產(chǎn)品的尺寸公差要大大優(yōu)于鐵氧體。一般產(chǎn)品，尺寸公差可以做到（+/-)0.05mm。

五、鋁鎳鈷

1、鋁鎳鈷磁鐵，有鑄造和燒結(jié)兩種工藝。國(guó)內(nèi)做鑄造的比較多。鋁鎳鈷的磁能積可達(dá)9MGOe，并有個(gè)最大的特點(diǎn)，就是耐高溫，工作溫度可達(dá)到550攝氏度。但是，鋁鎳鈷在反向磁場(chǎng)下，非常容易退磁。如果你把兩個(gè)鋁鎳鈷的相同極向（兩個(gè)N或者兩個(gè)S)用力頂在一起，其中一個(gè)磁鐵的磁場(chǎng)就會(huì)被退掉或反轉(zhuǎn)。因此不適于工作在反向磁場(chǎng)下（如電機(jī)）。

2、鋁鎳鈷硬度很高，雖然也能進(jìn)行磨削和線切割，但是成本較高。一般供貨的成品，有磨削好的或者不磨削兩種。鋁鎳鈷在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣。

永磁材料的主要性能

1、剩磁感應(yīng)強(qiáng)度

永磁材料在外磁場(chǎng)中充磁到飽和后，當(dāng)外磁場(chǎng)為零時(shí)，永磁材料所具有的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。此項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)直接關(guān)系著電機(jī)中氣隙磁密的高低。磁感應(yīng)強(qiáng)度值越高，電機(jī)的氣隙磁密將可能較高，轉(zhuǎn)矩常數(shù)、反電勢(shì)系數(shù)等電機(jī)的主要指標(biāo)將達(dá)到最佳值,電機(jī)的電負(fù)荷和磁負(fù)荷的取值關(guān)系才可能最合理，效率才能達(dá)到最佳。

2、矯頑力 Hc，(磁感應(yīng)矯頑力 Hc b )

永磁材料在飽和磁化的情況下，當(dāng)剩磁感應(yīng)強(qiáng)度 Br 降到零時(shí)所需要的反向磁場(chǎng)強(qiáng)度。此項(xiàng)指標(biāo)與電機(jī)的抗退磁能力即過載倍數(shù)和氣隙磁密等指標(biāo)相關(guān)。Hc 值越大，電機(jī)的抗退磁能力越強(qiáng)，過載倍數(shù)越大，對(duì)強(qiáng)退磁動(dòng)態(tài)工作環(huán)境的適應(yīng)能力越強(qiáng)。同時(shí)電機(jī)的氣隙磁密也會(huì)有所提高。

3、最大磁能積 BHmax

永磁材料向外磁路提供的磁場(chǎng)能量的最大值。此項(xiàng)指標(biāo)與電機(jī)中永磁材料的用量直接相關(guān)，BHmax 越大，預(yù)示著該種永磁材料對(duì)外磁路能提供的磁場(chǎng)能量越大，即在相同功率情況下電機(jī)中使用的永磁材料越少。

4、內(nèi)稟矯頑力 Hc i

該項(xiàng)指標(biāo)是指當(dāng)剩余磁化強(qiáng)度 M 降到零時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度值。退磁曲線上 B=0 時(shí)對(duì)應(yīng)的 Hc b 值僅表示永磁體此時(shí)不能夠向外磁路提供能量，并不代表永磁體自身不具備能量。但當(dāng) M=0 時(shí)對(duì)應(yīng)的 Hc i 值卻表示此時(shí)永磁體已真正退磁，自身已完全無磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存。雖然 Hc i 與電機(jī)工作點(diǎn)無直接相關(guān)，但它才是永磁材料的真正矯頑力，代表著永磁材料擁有磁場(chǎng)能量和抗去磁場(chǎng)的能力。內(nèi)稟矯頑力的大小與永磁材料的溫度穩(wěn)定性密切相關(guān)。內(nèi)稟矯頑力越高，永磁材料的工作溫度才可能越高。

5、溫度系數(shù)α

溫度是對(duì)永磁材料磁性能影響的主要因素之一，當(dāng)溫度每變化 1℃時(shí)磁性能可逆變化的百分率稱為磁性材料的溫度系數(shù)。溫度系數(shù)可分為剩磁感應(yīng)溫度系數(shù)和矯頑力溫度系數(shù)。該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)電機(jī)的性能穩(wěn)定性影響較大，溫度系數(shù)越高，電機(jī)運(yùn)行從冷態(tài)到熱態(tài)時(shí)指標(biāo)的變化越大，它直接限制了電機(jī)的使用溫度范圍。間接影響到電機(jī)的功率體積比。

永磁材料應(yīng)用注意事項(xiàng)

1、永磁材料的實(shí)際磁性能與生產(chǎn)廠的具體制造工藝有關(guān)，其值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)之間往往存在一定的偏差。同一種牌號(hào)的永磁材料，不同工廠或同一工廠不同批號(hào)之間都會(huì)存在一定的磁性能差別。對(duì)于電機(jī)中實(shí)際采用的永磁體形狀和尺寸，其磁性能與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間也會(huì)存在一定的差別。

另外，充磁機(jī)的容量大小和充磁方法都會(huì)影響永磁體磁化狀態(tài)的均勻性，影響磁性能。因此，為提高電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性，需要向生產(chǎn)廠家索取該批號(hào)的實(shí)際尺寸的永磁體在室溫和工作溫度下的實(shí)測(cè)退磁曲線，在有條件時(shí)最好能抽樣直接測(cè)量出退磁曲線，比較穩(wěn)妥。對(duì)于一致性要求高的電機(jī)，更需對(duì)永磁材料逐片進(jìn)行檢測(cè)。

2、永磁材料的磁性能除與合金成分和制造工藝有關(guān)外，還與磁場(chǎng)熱處理工藝有關(guān)。所謂磁場(chǎng)熱處理，就是永磁材料在分解反應(yīng)過程中施加外加磁場(chǎng)。經(jīng)過磁場(chǎng)熱處理后，永磁材料的磁性能提高，而且?guī)в蟹较蛐裕槾艌?chǎng)方向最大，垂直磁場(chǎng)方向最小，這叫做各向異性。對(duì)于沒有經(jīng)過磁場(chǎng)熱處理的永磁材料，磁性能沒有方向性，稱為各向同性。應(yīng)該注意，對(duì)于各向異性的永磁體，充磁時(shí)的磁場(chǎng)方向應(yīng)與磁場(chǎng)熱處理時(shí)的磁場(chǎng)方向一致，否則磁性能反而會(huì)有所降低。

3、永磁材料由室溫升到最高工作溫度并保溫一定時(shí)間后再冷卻到室溫，其開路磁通允許有不大于5%的不可逆損失。因此為了保證永磁電機(jī)在運(yùn)行過程中性能穩(wěn)定，不發(fā)生明顯的不可逆退磁，在使用前應(yīng)先進(jìn)行穩(wěn)磁處理，其辦法是將充磁后的永磁材料升溫至預(yù)計(jì)最高工作溫度并保溫2到4小時(shí)，以預(yù)先消除這部分不可逆損失。

永磁材料的選擇原則

永磁材料的種類多種多樣，性能相差很大，因此在設(shè)計(jì)永磁電機(jī)時(shí)首先要選擇好適宜的永磁材料品種和具體的性能指標(biāo)。

（1）應(yīng)能保證電機(jī)氣隙中有足夠大的氣隙磁場(chǎng)和規(guī)定的電機(jī)性能指標(biāo)。

（2）在規(guī)定的環(huán)境條件、工作溫度和使用條件下應(yīng)能保證磁性能的穩(wěn)定性。

（3）有良好的機(jī)械性能，以方便加工和裝配。

（4）經(jīng)濟(jì)性要好，價(jià)格適宜。

一直以來，國(guó)家重大科技計(jì)劃，包括“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃和自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，以及最近的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目指南中，永磁材料都占有一席之地。隨著“中國(guó)制造2025”行動(dòng)綱領(lǐng)的推出，永磁材料必將在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中發(fā)揮越來越重要的作用。目前Ba、Sr鐵氧體仍然是用量最大的永磁材料，但其許多應(yīng)用正在逐漸被Nd-Fe-B類材料取代。并且，當(dāng)前稀土類永磁材料的產(chǎn)值已大大超過鐵氧體永磁材料，稀土永磁材料的生產(chǎn)已發(fā)展成一大產(chǎn)業(yè)。