磁滞回线和本征退磁曲线(BH & JH)

永磁材料具有两个显著特征:一是能够在外部磁场作用下被强磁化,二是具有磁滞现象,即移除外部磁场后仍能保持磁性。外部磁场变化与永磁体磁性变化之间的关系可以用两条曲线来描述,即磁滞回线(BH曲线)和固有退磁曲线(JH曲线)。


滞后环

当磁场按 Hs → Hc → o → – Hc → – Hs → – Hc → o → Hc → Hs 的顺序变化时,相应的磁感应强度 B 沿闭合曲线 s-hcsHCS 变化,该曲线称为 B~H 曲线(磁滞回线)。

b-h curve


1. 初始磁化曲线

图中原点 0 表示硬磁材料在磁化前处于磁中性状态,即 B = H = 0。当磁场 H 从零开始增大时,磁感应强度 B 缓慢增大,然后随 H 迅速增大,最后又缓慢增大。当 h 增大到 HS 时,B 达到饱和值 BS。图中虚线曲线称为初始磁化曲线。

2. 滞后现象

当磁场从 HS 逐渐减小到零时,磁感应强度 B 不会沿着初始磁化曲线回到“0”点,而是沿着另一条新曲线 ab 减小。比较曲线 oa 和 ab,我们可以看到 h 和 b 都相应减小,但 B 的变化滞后于 H 的变化。这种现象称为磁滞。磁滞的显著特征是,当 h = 0 时,B 不为零,而是保留剩余磁化强度 br。

3. 退磁曲线

当反向磁场从0逐渐变为-Hc时,磁感应强度B减小至0,这表明为了消除剩磁,必须施加反向磁场。HC称为矫顽力,反映了磁性材料维持剩磁状态的能力,BC线称为退磁曲线。


本征退磁曲线

当外部磁场 H 的变化引起磁感应强度 B 的变化时,磁极化强度 J 也会发生变化。我们可以用 J-H 曲线来描述它们之间的关系。这条曲线反映了永磁材料的固有磁性,被称为固有退磁曲线,简称固有曲线。当固有退磁曲线上的磁极化强度 J 为 0 时,对应的磁场强度称为固有矫顽力 Hcj。

b-h curve


1. 膝点 HK

从图中不难看出,当外部磁场增大时,磁体的磁化强度下降非常缓慢;但当外部磁场超过某一特定值时,磁化强度会迅速下降。通常,我们将退磁曲线上的Ji = 0.9Br点称为退磁曲线的拐点或膝点,对应的磁场强度为HK,也称为膝点矫顽力。当外部磁场大于HK时,磁体的性能将不可逆地丧失,这也是HK值如此重要的原因。

2. 退磁​​曲线矩形度 Q

我们用HK与Hcj的比值(Hk/Hcj)来表示退磁曲线的矩形度Q。Q的取值范围在0到1之间。Q值越接近1,退磁曲线越接近正方形。通常,我们认为矩形度Q>0.9的产品是合格产品。

3. 不同温度下的退磁曲线

一般来说,永磁材料生产商会提供不同品牌产品在不同温度下的退磁曲线,如下图所示。虽然看起来很复杂,但其本质是在一张图上呈现多条退磁曲线和固有磁化曲线。

b-h curve and j-h curve

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