永磁材料，是可以永久產生磁場的磁性材料，工作時不需要外界能量輸入，具有節能、方便等諸多優點。尤其是稀土永磁材料，兼具高矯頑(wan)力和高磁能積的特點，可采用較小與較薄的磁體尺寸構成器件磁路，實現產品功能，極大促進了永磁器件的小型化與輕量化。永磁材料作為高新技術領域不可或缺的功能材料，已廣泛應用于航空航天、國防軍工、電子通信、交通運輸、工業能源、家用電器等眾多領域。
按照(zhao)工作原理(li)，永磁體(ti)的(de)應用可(ke)以分為五(wu)類：
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功能 |
原理 |
物理定律 |
典型應用 |
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電能轉換(huan)為機械能 |
磁場對載流導(dao)體的作用 |
安培定律 |
揚(yang)聲器(qi)，電動機，耳機，測量(liang)儀表 |
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機械能轉換(huan)為電能 |
導體與(yu)磁場相對運動(dong)產生感應電(dian)動(dong)勢(shi) |
法拉第定(ding)律 |
發電(dian)機(ji)，麥克風，傳感器(qi) |
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機(ji)械能間(jian)的轉換 |
永(yong)磁(ci)體(ti)磁(ci)極(ji)之(zhi)間，永(yong)磁(ci)體(ti)與鐵磁(ci)性物質之(zhi)間的(de)相互作用 |
庫侖(lun)定律 |
吸(xi)附用磁(ci)鐵(tie)，磁(ci)選機，磁(ci)性過濾器，磁(ci)力聯(lian)軸器，永磁(ci)吸(xi)盤 |
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各(ge)種磁效應 |
磁場(chang)與(yu)光、電、熱(re)等之間的相互作用 |
? |
核(he)磁共振，波蕩(dang)器，光(guang)隔離(li)器 |
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其他應用 |
磁場對帶電(dian)粒子的作用(yong) |
洛倫茲定(ding)律 |
磁控管，粒子加速器，磁譜(pu)儀，磁控濺(jian)射，電氣開關 |
永(yong)磁(ci)材料(liao)應(ying)用(yong)廣泛在工(gong)程開發前期，如(ru)何選擇(ze)合適的永(yong)磁(ci)材料(liao)，是每個(ge)工(gong)程師要(yao)考慮的問(wen)題。每種永(yong)磁(ci)材料(liao)都有其獨特之處，因此在選用(yong)永(yong)磁(ci)體時(shi)需要(yao)綜合考慮多個(ge)因素(su)，例如(ru)所需的磁(ci)場強度(du)、耐溫性能、成(cheng)本、以及制造工(gong)藝等。我們建議可(ke)以按(an)照以下的步(bu)驟(zou)：
1. 確定(ding)磁場強度需求(qiu)
永磁體在整個系統或設備中，主要以提供無源磁場作為功能部件（而非外觀件或結構件）使用。磁場強(qiang)度是磁鋼性能的關鍵指標，是工程設計的核心要素。如何最大程度利用永磁體的磁場強度，也是永磁器件磁體設計的基本目標。工程師可以通過計算確定目標磁場強度，并以此作為后續材料選用的依據。
2. 篩選合適(shi)的磁(ci)性材料
當前工程領域常用的永磁材料包括燒結釹鐵硼、燒結釤(shan)鈷(gu)、燒(shao)結或鑄(zhu)造(zao)鋁鎳(nie)鈷、燒結鐵(tie)氧體、粘結(jie)與注塑磁(ci)體等，以及少量新型材料如釤鐵氮等。不同的永磁材料具有各自的磁性能與材料特性。
| ? |
典型牌號 |
剩磁Br/kGs |
矯頑力Hcb/kOe |
內稟矯頑力Hcj/kOe |
最大磁能積(BH)max/MGOe |
工作溫度Tmax(℃)* |
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燒結釹(nv)鐵硼 |
42SH |
13 |
12.5 |
21 |
42 |
<150 |
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燒結釤鈷 |
28 |
10.8 |
9.8 |
22 |
28 |
<300 |
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燒(shao)結(jie)/鑄造鋁鎳鈷(gu) |
CLNG44 |
12.5 |
0.65 |
0.65 |
5.5 |
<525 |
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燒結鐵(tie)氧體 |
Y30 |
4.0 |
2.6 |
2.7 |
3.7 |
<250 |
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粘結磁體 |
CMN10 |
7.2 |
6.0 |
10.0 |
10 |
<150 |
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注塑磁體 |
IMF0606 |
2.9 |
2.2 |
3.2 |
2.2 |
<140 |
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*最高(gao)(gao)工作溫(wen)度僅供參考(kao)。永磁體(ti)的實際最高(gao)(gao)工作溫(wen)度取決于磁體(ti)的牌號、形(xing)狀與磁路。 |
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3. 確定(ding)磁(ci)體(ti)的規(gui)格尺(chi)寸
永磁(ci)體選用(yong)的規格和(he)形狀取決(jue)于(yu)實際(ji)應用(yong)的具體要(yao)求，對于(yu)實現某一(yi)磁(ci)場(chang)強(qiang)度，使用(yong)不同(tong)的永磁(ci)材料，所(suo)(suo)需要(yao)的用(yong)量也不相同(tong)。結合空間限制和(he)磁(ci)場(chang)方向等因素(su)，并通過計(ji)算(suan)與試驗，確定(ding)產品所(suo)(suo)需的尺(chi)寸和(he)形狀。
右(you)圖是吸(xi)附5kg鐵(tie)塊所需的永磁材料的用量對比，其中燒結(jie)釹(nv)鐵(tie)硼只需D20x5mm即可，而燒結(jie)鐵(tie)氧體則需要(yao)D20x55mm，材料體積超過釹(nv)鐵(tie)硼用量10倍。
4. 評(ping)估磁體的可加工性
目前常規的永磁(ci)材料(liao)，生(sheng)產(chan)工(gong)藝主(zhu)要有燒結(jie)、鑄造、模壓三種(zhong)。其中燒結(jie)類和鑄造類永磁(ci)材料(liao)硬而脆，韌性(xing)差，可加工(gong)性(xing)不佳，通(tong)常先(xian)制成毛坯(pi)，之后使用線切割、切片與研磨工(gong)藝加工(gong)外形，無法使用車銑刨等普通(tong)五(wu)金件(jian)加工(gong)工(gong)藝，常規產(chan)品大多為(wei)片狀(zhuang)、環狀(zhuang)、瓦(wa)狀(zhuang)等簡單形狀(zhuang)，若設計為(wei)復雜形狀(zhuang)或高精度，則需要特殊工(gong)藝，加工(gong)成本高昂。這些加工(gong)因素(su)需要在產(chan)品早(zao)期(qi)設計時留意。
右表是(shi)常規(gui)永磁(ci)材(cai)(cai)料(liao)的(de)材(cai)(cai)料(liao)特性對比。下圖(tu)是(shi)永磁(ci)材(cai)(cai)料(liao)的(de)可加工形(xing)狀(zhuang)一覽。
| ? | 密度 g/cm3 | 硬度 Hv | 抗彎強(qiang)度MPa |
| 燒(shao)結(jie)釹鐵硼 | 7.5-7.8 | 400-600 | 250-300 |
| 燒(shao)結(jie)釤鈷2:17 | 8.3-8.5 | 550-600 | 120-150 |
| 鑄造鋁鎳鈷 | 6.9-7.3 | 520-700 | 50-310 |
| 燒結鐵氧體(ti) | 4.9-5.1 | 400-700 | 50-90 |
| 粘結磁體 | 5.5-6.4 | 80-120 | 100-160 |
| 注塑磁體 | 3-5.5 | 140-150 | 60-100 |
| 橡膠(jiao)磁 | 3.5-3.7 | / | / |
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? |
? |
? |
? |
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5. 關注工(gong)作(zuo)環境因(yin)素
永磁(ci)體(ti)的(de)工作環(huan)境對(dui)其性(xing)能和壽命具(ju)有重要影(ying)響，溫度(du)、濕度(du)以及腐(fu)蝕性(xing)材料的(de)暴(bao)露(lu)可能會對(dui)磁(ci)體(ti)產(chan)生負(fu)面影(ying)響，需要確保所(suo)選磁(ci)性(xing)材料能夠適應(ying)實際應(ying)用環(huan)境。
右圖是常規永磁材料的適用工(gong)作溫度范圍對比，釹鐵硼和鐵氧體的工作溫度范圍較窄，釤鈷和鋁鎳鈷的工作溫度范圍更為寬泛。
6. 權(quan)衡材料成本(ben)
不同類型的(de)永磁材料成本差異較大，因此在(zai)選擇時要(yao)充分考(kao)慮，確(que)保在(zai)滿(man)足性能要(yao)求的(de)同時控制項目成本。
右表是以Φ10x10mm圓片產(chan)品為例，常規永磁材料(liao)的價格(ge)對比(bi)（數字(zi)為價格(ge)差異(yi)對比(bi)示意，非實際(ji)產(chan)品價格(ge)），燒結(jie)釤鈷價格(ge)最(zui)貴，燒結(jie)鐵(tie)氧體價格(ge)最(zui)低(di)。
7. 關注其他特殊要求
某些應用場景可能對磁體有特定要求，如高矯頑(wan)力(li)、高剩磁或低溫度系數(shu)等。在這種情況下，建議您與我們聯系，針對具體特殊要求溝通評估。
根(gen)據上述因(yin)素(su)，各個永磁材料(liao)的性能(neng)與(yu)特點對比匯總如下：
| ? |
磁(ci)性能 |
加工性能 |
工作(zuo)溫度 |
耐腐蝕(shi) |
穩定(ding)性 |
價(jia)格 |
生產周期 |
| 燒(shao)結釹鐵(tie)硼(peng) | 最高，(BH)max 35-52MGOe | 質地脆，硬度(du)高(gao)，不易加工 | 不耐高溫，工作溫度不宜超過200℃ | 易腐蝕，需鍍(du)層保護(hu) | 好 | 價格高且不(bu)穩定 | 20-25天 |
| 鑄(zhu)造(zao)/燒結(jie)鋁(lv)鎳鈷 | 一般(ban)，(BH)max < 9MGOe | 質地(di)脆，硬度高，不易加工 | 耐高溫，工(gong)作溫度可達550℃ | 耐腐蝕(shi)性好 | 易退磁 | 價格適中 | 20-25天 |
| 燒結(jie)釤鈷 | 較高，(BH)max 17-30MGOe | 質地(di)脆(cui)，硬度高，不易加工 | 耐高溫，工作溫度(du)可達(da)350℃ | 耐腐蝕性好(hao) | 好 | 價格高 | 25-30天 |
| 燒結鐵(tie)氧(yang)體 | 最低，(BH)max < 4MGOe | 質地脆，硬度高(gao)，不(bu)易(yi)加工 | 性能一般，工作溫度為250℃ | 耐腐蝕性好 | 一般，比(bi)鋁鎳鈷略高 | 價(jia)格低 | 25-30天(tian) |
| 粘結磁體 | 一般，(BH)max 2-14MGOe | 通(tong)過模具可制(zhi)成復雜形狀 | 不耐高溫(wen)，工作溫(wen)度不宜超過150℃ | 易腐蝕，需鍍層(ceng)保護(hu) | 好 | 價格(ge)適中 | 15-25天 |
| 注塑(su)磁體 | 較低，(BH)max < 10MGOe | 通過模具(ju)可制成復(fu)雜形狀 | 不(bu)耐高溫，工作溫度不(bu)宜超(chao)過120℃ | 耐腐(fu)蝕(shi)性好(hao) | 好(hao) | 價(jia)格低，模具費用(yong)高(gao) | 30-35天 |
根據上述的各項因素，可以按照(zhao)下表進行永磁材(cai)料的初步選(xuan)材(cai)：
| ? |
產品價格(ge) |
磁性能 |
溫度性能 |
使用環境(jing) |
加工性能(neng) |
耐腐蝕性能 |
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表磁 |
磁(ci)吸力 |
耐高(gao)溫 |
耐低溫 |
戶外使用 |
水(shui)下使用 |
加(jia)工(gong)精度 |
復(fu)雜形狀 |
機械(xie)強度 |
|||
|
燒結釹鐵硼 |
Ο |
√ |
√ |
Δ |
√ |
× |
× |
Δ |
× |
Ο |
Δ |
|
鑄造/燒結鋁鎳(nie)鈷 |
Ο |
Δ |
Δ |
√ |
√ |
√ |
Ο |
Δ |
× |
Ο |
√ |
|
燒(shao)結(jie)釤鈷 |
× |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
Ο |
Δ |
× |
Δ |
√ |
|
燒(shao)結(jie)鐵氧體(ti) |
√ |
× |
× |
Ο |
× |
√ |
Ο |
× |
× |
× |
√ |
|
模(mo)壓磁體 |
Ο |
Δ |
Δ |
Δ |
√ |
× |
× |
× |
× |
× |
Δ |
|
注塑磁(ci)體 |
Ο |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
√ |
√ |
√ |
Ο |
× |
√ |
| √······優秀? ? ? Ο······良好? ? ? ?Δ······一般? ? ? ×······不佳，基于相同尺寸與充磁方向的產品對比。 | |||||||||||
在選擇永磁(ci)材(cai)料(liao)時，請根據工程項目需要，充分考慮上述各(ge)項因素，選擇合用的永磁(ci)材(cai)料(liao)。如果您(nin)在評估過(guo)程中遇到任何疑問，請與我(wo)們聯系，我(wo)們將(jiang)竭(jie)誠為(wei)您(nin)提供專業建議和全方位(wei)支持(chi)。