描述永磁材料退磁曲线理想程度参数的探讨

王 瑜

（1 包头金山磁材有限公司，内蒙古 包头 014020）

（2 内蒙古自治区稀土标准化技术委员会，内蒙古 包头 014020）

描述永磁材料退磁曲线理想程度参数的探讨

王 瑜1,2

（1 包头金山磁材有限公司，内蒙古 包头 014020）

（2 内蒙古自治区稀土标准化技术委员会，内蒙古 包头 014020）

归纳并讨论了目前描述永磁材料退磁曲线理想程度的一些参数，指出了这些参数在定义方面存在的一些问题，提出了这些参数新的定义式。

永磁体；退磁曲线；稳定性

1 引言

永磁材料稳定性是重要的物理参数，而用退磁曲线的理想情况来衡量永磁材料的常温稳定性是非常直观有效的手段。但用来描述永磁材料退磁曲线的理想程度的参数既没有严格意义上物理参量，又存在多个参量同时使用且定义不够严密等情况。《GBT 13560-2009 烧结钕铁硼永磁材料》国标中也未对该参数进行规定，但实际应用中供需双方又普遍采用方形度进行检验与评估。文中针对这些方面作些讨论、探讨并提出笔者的一些看法，供大家参考。

2 描述永磁材料退磁曲线理想程度参数介绍

描述永磁材料退磁曲线理想程度的参数，过去在理论上较少提及。近年来，随着永磁材料特别是稀土永磁材料的发展，永磁材料的使用范围得到极大扩展，对永磁材料稳定性方面的要求也越来越高。在这样的背景下，该参数重要性越来越强，规范该参数也显得越来越重要。目前在永磁材料行业内，该参数按所描述的退磁曲线类型分为以下两类。

2.1 描述B-H退磁曲线理想程度的参数

（1）凸出系数γ1[1]，也有文献资料将其称为隆起度[2]，该参数定义为永磁体最大磁能积与剩磁和磁感矫顽力乘积的比值，即

（2）凸出系数γ2∶该参数定义如下：

该参数取值范围为（0，1]。

一般文献[2,3]将该参数表述为用来衡量J-H退磁曲线理想程度，（采用进行定义），但实际上，该参数用来衡量J-H退磁曲线理想程度不很合适，而用来衡量B-H退磁曲线理想程度更合适一些。如对图1所示的退磁曲线，由于≥, B-H退磁曲线很直，近乎为一直线，用该式衡量其值接近1，但J-H退磁曲线形状却很差，故该式描述J-H退磁曲线的理想程度不太合适。

图1 退磁曲线示意

2.2 描述J-H退磁曲线理想程度的参数

（1）方形度Q1（也有资料将其称作凸出系数[1]）∶该参数一般用来衡量高矫顽力材料J-H退磁曲线的理想情况，定义为磁极化强度和磁场强度乘积的最大值除以剩磁和内禀矫顽力的乘积，即：

该参数取值范围为（0，1]。

（2）方形度Q2：永磁材料行业内通常将永磁材料J-H退磁曲线上=0.9或0.8Br的相对应的磁场称为弯曲点磁场Hk[2,3],而J-H退磁曲线的方形度为：

这也是目前使用最广的行业通用定义方法。

该参数取值范围为（0，1]。

3 对退磁曲线理想程度参数的描述

上述对退磁曲线理想程度参数的描述或未将B-H、J-H退磁曲线理想程度参数的描述有机统一起来，或仅对一些局部点的情况进行分析，参数定义物理意义不很准确，那么，对该参数如何定义才更加合理呢？

从物理概念本身分析，该参数描述的是退磁曲线理想程度与实际曲线形状的差异，即实际量与理想量之间的比值，故该定义应能反映磁体整体情况且从能量角度定义较为合理，故我们可作如下定义。

3.1 对B-H退磁曲线理想程度参数-凸出系数γ定义

按上述思路，该参数可定义为实际曲线所包围面积与理想曲线所包围面积之比，从图2（a）、（b）可得参数γ表达式如下：

图2 B-H、J-H退磁曲线示意

3.2 对J-H退磁曲线理想程度参数-方形度Q定义

相类似，我们可将J-H退磁曲线理想程度参数方形度Q定义为实际曲线所包围面积与理想曲线所包围面积之比，从图2（c）、（d）可得如下表达式：

3.3 凸出系数γ与方形度Q的关系

凸出系数γ与方形度Q，二者取值范围相同，均为（0，1]，且二者存在正比关系，即其中之一增加或减小时，另一参数亦随之增大或减小，但二者除极值点外取值不同。

3.4 示意性说明

退磁曲线中凸出系数γ、方形度Q实际测试中可由机器积分自动计算，这里为了说明问题，对理想化退磁曲线凸出系数γ、方形度Q作示意性近似计算如下：

对如图3（a）、（b）中的情况按上述讨论的情况其凸出系数γ可分别表示为：

Bm1、Hk为图2（b）中B-H退磁曲线弯曲点所对应的B、H值。

图3 B-H、J-H退磁曲线示意图

而方形度Q则可统一表示为：

Bm2、Hk为图2（b）中J-H退磁曲线弯曲点所对应的B、H值。

3.5 样品实测数据比对

现取1-6#样品实际测试，将测试值与计算值进行比对，结果如表1所示。表中Br、Hcj、Hcb、Hk为1-6#样品参数实测值，γ1、γ2为应用公式（1）、（2）对B-H退磁曲线理想程度参数计算值，γ为应用定义式（7）对该参数的计算值；Q1为应用公式（3）对J-H退磁曲线理想程度参数计算值，Q2为应用公式（4）对J-H退磁曲线理想程度参数实测值，Q为应用本文定义式（8）对该参数的计算值。

表1 样品实际测试与计算值结果对比

从结果可以看出，用公式（1）、（2）、（3）、（4）表示产品退磁曲线理想程度，或者参数数据分布范围不合适，或者无法准确衡量产品理想程度，目前使用最多的（4）式，测试结果也会出现值为1的情况，事实上，值为1的曲线并不能代表此时曲线为理想状态，曲线代表的产品仍有改进的空间，而用（5）、（6）式衡量退磁曲线理想程度或用（7）、（8）进行大致估算，更科学，用（1）、（2）、（3）、（4）明显不太合适。

4 结论

对现有的描述永磁材料退磁曲线理想程度的一些参数凸出系数、方形度等进行了讨论，提出了现有定义式存在的一些不足，提出了改进后的定义式。

[1] 张有纲,等. 磁性材料[M]. 成都∶ 成都电讯工程学院出版社,1988.220-221.

[2]周寿增,等.超强永磁体[M].北京：冶金工业出版社,1999.69.

[3]石富.稀土永磁材料制备技术[M].北京：冶金工业出版社,2007.28-31.

Discuss on Parameters of Permanent Magnet Demagnetization Curve Ideal Degree

WANG Yu1,2
(1 Baotou Jinshan Magnetic Material Co.Ltd, Baotou 014020, Neimenggu, China)
(2 The Inner Mongolia Autonomous Region Rare Earth Standardization Technical Committee, Baotou 014020, Neimenggu, China)

This paper Summarizes and discusses some parameters of permanent magnet demagnetization curve of ideal degree so far, points out some problems in the definition of these parameters, and proposes the new definition of the parameters.

Permanent magnets; Demagnetization curve; Stability

2016-10-08

王 瑜，男，包头金山磁材有限公司，高级工程师