釹鐵硼磁鐵的耐溫實驗怎么做？

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），飽和磁化后，在開路狀態(tài)下從室溫加熱到某一恒定溫度保溫2h，然后冷卻到室溫，其開路磁通不可逆磁通損≤5%的最高保溫溫度。

在定義中，長徑比L/D是一個很關(guān)鍵的因素，我們通過實驗已經(jīng)證實，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，直徑10×10的N35圓柱，L/D=1.0，其開路80度保溫2小時后開路磁通損失肯定小于5%，而直徑10×3的N35圓柱，L/D=0.3，其開路80度保溫2小時后開路磁通損失可能大于20%。

但是實際情況中，我們有很多成品磁鐵（磁鋼）實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的朋友，你們訂購的永磁產(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，這哪里來的L/D呢？所以，這里就要涉及另一個關(guān)鍵點：Pc值。Pc越大磁體工作點越高，越不容易被退磁。一般情況下對于一個孤立磁體取向長度相對越大Pc越大。因此Pc是永磁磁路設(shè)計中的一個重要的物理量。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)的公式計算出方塊，瓦型，環(huán)形的Pc值，對比圓柱的Pc值，等量帶換出相應(yīng)的長徑比L/D值。比如一個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，可以將這個方塊看成L/D=0.4的圓柱，有助于判斷其能否勝任對應(yīng)工作溫度。

在了解長徑比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)在來具體介紹磁鐵的耐溫實驗怎么做。

• 首先，磁體需要飽和充磁，并使用合適的磁通計測量起磁通值Φ1。
• 然后，將磁體放在高溫試驗箱設(shè)置制定的溫度，保溫2小時。注意：一般我們測的是開路，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)；也有測半開路的，就是1測取向面吸附在3mm的鐵板上面。
• 待磁體經(jīng)過高溫烘烤恢復(fù)到常溫后，再次在同等條件下測量磁通值Φ2。
• 計算退磁率=（Φ1-Φ2）/Φ1*100%

如何判定耐溫實驗的結(jié)果？

下圖是一組客戶來樣的檢驗記錄，客戶部知道其產(chǎn)品是什么性能的。我們?yōu)橛脩魴z測這些數(shù)據(jù)，進行分析。

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

其次，通過表磁計算公式，逆向換算，在這個尺寸下（19*19*2.5）中心表磁為1300左右的剩磁大約是12kGs，對應(yīng)的牌號就是35.

接著，參考我們往期的實驗數(shù)據(jù)積累，L/D=0.11左右的磁鋼，100℃開路退磁5-10%，110℃開路退磁11-16%，對應(yīng)的差不多就是SH牌號。

通過以上老化實驗，我們可以大概知道產(chǎn)品的性能是什么牌號。有助于我們開發(fā)產(chǎn)品，找到合適的材料。反過來講，我們可以通過老化實驗，來驗證產(chǎn)品是否符合自己的需求，或者自己的產(chǎn)品性能是否過于耐溫過剩，有降本空間。

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

我們介紹過，釹鐵硼的耐溫等級分了數(shù)個等級：

1、在不超過80度工作溫度：可以選用N牌號釹鐵硼耐高溫磁鐵。

2、在80度-100度之間：可以選用M牌號釹鐵硼耐高溫磁鐵。

3、在100度-120度之間：可以選用H牌號釹鐵硼耐高溫磁鐵。

4、在120度-150度之間：可以選用SH牌號釹鐵硼耐高溫磁鐵。

5、在150度-180度之間：可以選用UH牌號釹鐵硼耐高溫磁鐵。

6、在180度-200度之間：可以選用EH牌號釹鐵硼耐高溫磁鐵。

7、在200度-230度之間：可以選用AH牌號釹鐵硼耐高溫磁鐵。

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

這里舉一個實際的例子。我司一家做永磁發(fā)電機的客戶，他們瓦型磁鋼是比較長且比較薄的，長徑比大約在0.2左右，選用的牌號是SH，實際工作溫度在130度左右。然而我們在開路情況下做開路130度老化實驗，發(fā)現(xiàn)磁通已經(jīng)退了約10%。同樣是SH牌號的一個D10*10的測試柱，經(jīng)過130度烘烤。但是我們安裝在客戶的轉(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%。這是因為磁鋼裝在轉(zhuǎn)子上以后，類似于半開路的情況，可以理解為形成的磁路比單獨磁體更能抵抗高溫。

因此，對于特別薄的產(chǎn)品，或者說L/D很小的產(chǎn)品，在選擇磁鋼時一定要注意牌號的選擇。具體的磁體性能大家可以參考這里。