永磁材料：分类、性能及应用探讨

永磁材料：分类、性能及应用探讨

表5-1为几类典型永磁材料的性能比较。目前，有四大类永磁材料可供选择，即铝镍钴永磁合金、稀土钴永磁合金、钕铁硼永磁合金和永磁铁氧体。图5-4为几种典型永磁材料的退磁曲线。2）永磁铁氧体在磁性能上的不足决定了其很难应用于大容量永磁饱和型FCL中，但鉴于其价格低廉和料源丰富，仍可作为小容量FCL的样机材料。

系统正常时，永磁体应能提供足够大的磁场以保证软磁铁心处于深度饱和状态，这要求永磁体具有良好的磁性能，可用其退磁曲线上的有关物理量来表征和衡量，即剩磁Br、表观剩磁Bd、矫顽力Hc、最大磁能积（BH）m或最大有用回复磁能积（BH）u等。此外，FCL安装后必须能够长期稳定运行，这要求永磁体需经受温度、外磁场、磁阻和强磁性物质接触等潜在影响而尽可能保持其原磁性，可用磁性能稳定性（如温度稳定性与时间稳定性）、居里温度Tc和力学性能（如可加工性和抗腐蚀性）等来衡量。再者，应在充分保证高磁性能和良好力学性能的前提下，兼顾永磁材料的经济性，因为过高的价格会使FCL的技术经济性大打折扣。

表5-1为几类典型永磁材料的性能比较。目前，有四大类永磁材料可供选择，即铝镍钴永磁合金、稀土钴永磁合金（分为RCo5型和R2Co17型，其中R为稀土元素）、钕铁硼永磁合金和永磁铁氧体。这些永磁体在磁性能、经济性和力学性能等方面差异很大，其退磁曲线也各不相同。图5-4为几种典型永磁材料的退磁曲线。

表5-1 典型永磁材料的性能比较

①取自2005年国际市场平均价格。

图5-4 几种典型永磁材料的退磁曲线(www.daowen.com)

结合表5-1和图5-4，可得到如下结论：

1）尽管铝镍钴永磁合金具备所有永磁材料中最高的剩磁和良好的温度稳定性，但其矫顽力太小，回复磁导率太高，很难应用到永磁饱和型FCL中。

2）永磁铁氧体在磁性能上的不足决定了其很难应用于大容量永磁饱和型FCL中，但鉴于其价格低廉和料源丰富，仍可作为小容量FCL的样机材料。

3）钕铁硼永磁合金的经济性较稀土钴永磁合金略好，且具有较高的剩磁和矫顽力，但使用时必须严格控制其温度在150℃以下，否则会出现较大的剩磁可逆损失。另外，钕铁硼的抗腐蚀性较差，应提供相应的防护措施。综合磁性能、力学性能和经济性而言，钕铁硼在工作温升不高的情况下可作为永磁饱和型FCL的首选永磁材料。

4）以钐钴为代表的稀土钴永磁合金，其剩磁和矫顽力虽逊于钕铁硼，但磁性能稳定性好，可在300℃高温下工作。此外，它具有很强的耐腐蚀性和抗氧化能力，不需要做表面处理。但因含有储量稀少的稀土金属钐和价格昂贵的战略金属钴，使得稀土钴价格较昂贵，这一定程度上限制了其使用范围。稀土钴永磁合金适用于体积小、重量轻、性能稳定的场合，可作为永磁饱和型FCL的备选永磁体。

总之，研制大容量的永磁饱和型FCL应选用稀土永磁合金（稀土钴和钕铁硼），温升不高时则重点推荐钕铁硼永磁合金；而对于小功率FCL则推荐使用价格便宜、料源丰富的永磁铁氧体。