釹鐵硼磁鐵的耐溫實(shí)驗(yàn)怎么做？

首先，我們需要了解下最高工作溫度的概念。在最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《燒結(jié)釹鐵硼永磁材料》GB/T 13560-2017 文件中定義的最高使用溫度：熱退磁狀態(tài)L/D=0.7的永磁圓柱樣品（直徑為D，高度為L(zhǎng)），飽和磁化后，在開(kāi)路狀態(tài)下從室溫加熱到某一恒定溫度保溫2h，然后冷卻到室溫，其開(kāi)路磁通不可逆磁通損≤5%的最高保溫溫度。

在定義中，長(zhǎng)徑比L/D是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，L/D值越小，其最高工作溫度就越小，L/D值越大，其最高工作溫度就越大。比如說(shuō)，直徑10×10的N35圓柱，L/D=1.0，其開(kāi)路80度保溫2小時(shí)后開(kāi)路磁通損失肯定小于5%，而直徑10×3的N35圓柱，L/D=0.3，其開(kāi)路80度保溫2小時(shí)后開(kāi)路磁通損失可能大于20%。

但是實(shí)際情況中，我們有很多成品磁鐵（磁鋼）實(shí)際上并不是圓柱形的，不管是做磁路組件的還是做永磁電機(jī)的朋友，你們訂購(gòu)的永磁產(chǎn)品可能是方塊、瓦型、環(huán)形，甚至是其他異形的，還有不同的取向，這哪里來(lái)的L/D呢？所以，這里就要涉及另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：Pc值。Pc越大磁體工作點(diǎn)越高，越不容易被退磁。一般情況下對(duì)于一個(gè)孤立磁體取向長(zhǎng)度相對(duì)越大Pc越大。因此Pc是永磁磁路設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的物理量。我們可以利用等效磁荷球原理估算特定形狀孤立磁體的單位磁導(dǎo)(Pc)。我們可以利用相應(yīng)的公式計(jì)算出方塊，瓦型，環(huán)形的Pc值，對(duì)比圓柱的Pc值，等量帶換出相應(yīng)的長(zhǎng)徑比L/D值。比如一個(gè)30x25x12的方塊磁鋼，其Pc值約為1.065，與D10×4的圓柱磁鋼的Pc值1.073接近，因此，可以將這個(gè)方塊看成L/D=0.4的圓柱，有助于判斷其能否勝任對(duì)應(yīng)工作溫度。

在了解長(zhǎng)徑比L/D和孤立磁體的單位磁導(dǎo)(Pc)的基本概念之后，我們現(xiàn)在來(lái)具體介紹磁鐵的耐溫實(shí)驗(yàn)怎么做。

• 首先，磁體需要飽和充磁，并使用合適的磁通計(jì)測(cè)量起磁通值Φ1。
• 然后，將磁體放在高溫試驗(yàn)箱設(shè)置制定的溫度，保溫2小時(shí)。注意：一般我們測(cè)的是開(kāi)路，也就是磁體不是吸附在任何導(dǎo)磁物質(zhì)上孤立的放置狀態(tài)；也有測(cè)半開(kāi)路的，就是1測(cè)取向面吸附在3mm的鐵板上面。
• 待磁體經(jīng)過(guò)高溫烘烤恢復(fù)到常溫后，再次在同等條件下測(cè)量磁通值Φ2。
• 計(jì)算退磁率=（Φ1-Φ2）/Φ1*100%

如何判定耐溫實(shí)驗(yàn)的結(jié)果？

下圖是一組客戶(hù)來(lái)樣的檢驗(yàn)記錄，客戶(hù)部知道其產(chǎn)品是什么性能的。我們?yōu)橛脩?hù)檢測(cè)這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析。

首先，我們量得樣品的尺寸是19*19*2.5，對(duì)應(yīng)的Pc值=0.26，對(duì)應(yīng)的L/D換算為0.12。

其次，通過(guò)表磁計(jì)算公式，逆向換算，在這個(gè)尺寸下（19*19*2.5）中心表磁為1300左右的剩磁大約是12kGs，對(duì)應(yīng)的牌號(hào)就是35.

接著，參考我們往期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累，L/D=0.11左右的磁鋼，100℃開(kāi)路退磁5-10%，110℃開(kāi)路退磁11-16%，對(duì)應(yīng)的差不多就是SH牌號(hào)。

通過(guò)以上老化實(shí)驗(yàn)，我們可以大概知道產(chǎn)品的性能是什么牌號(hào)。有助于我們開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，找到合適的材料。反過(guò)來(lái)講，我們可以通過(guò)老化實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品是否符合自己的需求，或者自己的產(chǎn)品性能是否過(guò)于耐溫過(guò)剩，有降本空間。

后續(xù)我們會(huì)再繼續(xù)討論如何使用公式計(jì)算L/D和Pc值，把能解決問(wèn)題的方法分享給大家。

我們介紹過(guò)，釹鐵硼的耐溫等級(jí)分了數(shù)個(gè)等級(jí)：

1、在不超過(guò)80度工作溫度：可以選用N牌號(hào)釹鐵硼耐高溫磁鐵。

2、在80度-100度之間：可以選用M牌號(hào)釹鐵硼耐高溫磁鐵。

3、在100度-120度之間：可以選用H牌號(hào)釹鐵硼耐高溫磁鐵。

4、在120度-150度之間：可以選用SH牌號(hào)釹鐵硼耐高溫磁鐵。

5、在150度-180度之間：可以選用UH牌號(hào)釹鐵硼耐高溫磁鐵。

6、在180度-200度之間：可以選用EH牌號(hào)釹鐵硼耐高溫磁鐵。

7、在200度-230度之間：可以選用AH牌號(hào)釹鐵硼耐高溫磁鐵。

但以上的信息只能作為一個(gè)大概參考。比如我們選用SH牌號(hào)的釹鐵硼磁鋼，他的耐溫可以達(dá)到150度，但實(shí)際上，在開(kāi)路狀態(tài)下，100度也會(huì)有一定的不可逆退磁，也許磁通會(huì)退0.5%，具體需要看磁體的形狀。一般來(lái)說(shuō)，充磁方向越薄的產(chǎn)品，也就是長(zhǎng)徑比（L/D）越小的產(chǎn)品，越容易退磁，不過(guò)具體的退磁情況還需要根據(jù)磁路情況來(lái)確定。

這里舉一個(gè)實(shí)際的例子。我司一家做永磁發(fā)電機(jī)的客戶(hù)，他們瓦型磁鋼是比較長(zhǎng)且比較薄的，長(zhǎng)徑比大約在0.2左右，選用的牌號(hào)是SH，實(shí)際工作溫度在130度左右。然而我們?cè)陂_(kāi)路情況下做開(kāi)路130度老化實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)磁通已經(jīng)退了約10%。同樣是SH牌號(hào)的一個(gè)D10*10的測(cè)試柱，經(jīng)過(guò)130度烘烤。但是我們安裝在客戶(hù)的轉(zhuǎn)子上形成完整的磁路之后，還是做130度老化，結(jié)果磁體退磁不到1%。這是因?yàn)榇配撗b在轉(zhuǎn)子上以后，類(lèi)似于半開(kāi)路的情況，可以理解為形成的磁路比單獨(dú)磁體更能抵抗高溫。

因此，對(duì)于特別薄的產(chǎn)品，或者說(shuō)L/D很小的產(chǎn)品，在選擇磁鋼時(shí)一定要注意牌號(hào)的選擇。具體的磁體性能大家可以參考這里。