当前和未来磁体材料的限制
1.是否开发了新的磁性材料族?
2.今天的市售材料可以实现的最高能量产品是多少?
3.永磁材料的理论能量积限制是多少?
1.是否开发了新的磁性材料?
确实有。 基于Sm-Fe-N [aka钐 - 铁氮化物]的化合物的合金已经有很多工作。 尽管这些材料还没有我们用于Nd-Fe-B的能量产品,但是它们具有高得多的居里温度,这意味着它们的工作温度将高得多。
此外,磁性材料科学家非常关注非复合材料。 这些材料结合了软磁材料的强铁磁性,以及抵抗在硬磁材料中发现的退磁的能力。
2.今天的市售材料可以实现的最高能量产品是多少?
对于Shin-Etsu Nd-Fe-B合金,市售的永磁材料的当前最高能量积为52MGOe。 2002年8月,Vacuumschmelze有限公司的科学家宣布他们在实验室生产了55.6MGOe的材料。
3.永磁材料的理论能量积限制是多少?
通过将沿着第二象限BH曲线的点处的Bd和Hd的值相乘来找到最大能量积; BHmax是达到的最高值。 单位是兆高斯[MGOe],因此您将小数点移动到答案中的左侧6个位置。 当您沿着第二象限曲线移动时,Bd的值增加,而Hd的值减小,反之亦然。 因为稀土材料的曲线接近直线,所以将发现最大能量乘积(BHmax)接近曲线的中间,其中Bd和Hd的值几乎相同,即,其中Bd = Br / 2和Hd = Hc / 2。
从BH曲线上的该点绘制到B和H为零的线表示材料的最佳负载线(PC)斜率。该负载线的斜率值或者磁导系数接近1.0,但是在最终磁路中使磁体在较高的PC上工作通常更具成本效益。
现在,Hc的数值在数学上永远不会大于Br,但是在强材料中它变得非常接近。如果我们假设最终的材料Unobtanium具有等于Br的99.99%的Hc值,则说Hc = Br的误差很小。然后最大能量积(MGOe,max)
(Hc / 2)*(Br / 2)/ 1000000
但是,Hc = Br,所以我们可以写:
MGOe,max =(Br / 2)*(Br / 2)/ 1000000;因此
MGOe,max = Br ^ 2/4/1000000,或
MGOe,max = 0.25×10 -4 -6×Br -1。
这个练习的目的是表明Br是限制因素。如果我们可以用具有50/50铁和钴的Permendur组成的材料制造永磁体,Br为24kG,则最大能量乘积将是
0.25 * 24 * 24 = 144MGOe
由于目前最好的磁体材料的Br低于15kG,我们不知道如何提高它,在可预见的未来最好的材料将具有小于64MGOe的能量乘积