鐵氧體磁鐵原理

更新時間：2024-09-06

瀏覽次數：944

鐵氧體磁鐵的磁性能在硬鐵氧體和軟鐵氧體之間有所不同。首先，我將解釋磁性。圖 1 顯示了每個磁自旋狀態。

1. 磁性

鐵磁材料：即使不施加磁場，磁矩（代表磁體強度和方向的矢量）也沿同一方向排列的材料稱為鐵磁材料。

亞鐵磁材料：由于相鄰原子的磁矩方向相反但大小不同而整體具有磁化強度的材料稱為亞鐵磁材料。所有鐵氧體磁鐵都是亞鐵磁性的。

順磁材料：無磁場時磁矩指向不同方向，但施加磁場時磁矩沿同一方向排列的材料稱為順磁材料。

圖 1. 每種磁性的自旋狀態

圖2顯示了每種鐵氧體磁鐵的類型和特性。飽和磁化強度是指即使加強磁場，材料的磁化強度也不會增加的最大磁化強度。居里溫度是材料從鐵磁性轉變為順磁性的溫度。

圖2. 鐵氧體的特性

2. 硬磁鐵氧體

硬磁鐵氧體是一種鐵磁材料，也是一種永磁體。根據分子磁極的取向，硬磁鐵氧體可以進一步分為兩類：各向同性磁體和各向異性磁體。

各向同性磁鐵：磁矩沿不同方向定向。由于磁化方向不同，可以從任意方向磁化，但磁力會變弱。

各向異性磁鐵：由于分子的磁矩沿同一方向排列，因此雖然具有方向性，但仍能提供強大的磁力。它是通過在烘烤過程中施加磁場來排列每個鐵氧體分子的磁極而制造的。

3、軟磁鐵氧體

軟磁鐵氧體只有在施加外部磁場時才具有磁力。雖然磁場比硬磁鐵氧體小，但在較寬的頻率范圍內具有優異的磁性能。

例如，具有尖晶石型晶體結構的材料在寬頻率范圍內具有高磁導率（材料被磁化的程度）。石榴石型具有單晶，在微波頻段很難破碎。

與鋁鎳鈷磁鐵的比較

鋁鎳鈷磁鐵是在鐵中添加鋁（Al）、鎳（Ni）、鈷（Co）等添加元素，采用鑄造方法或粉末燒結制造而成的磁鐵。

鋁鎳鈷磁鐵的一個特點是其居里溫度（不再是永磁體的溫度），達到 860°C，使其可以在高溫環境中使用。如果溫度從室溫到400℃左右，當溫度回到室溫時，磁性幾乎可以恢復到原來的強度。鑄造制造的產品還具有優異的機械強度。

鋁鎳鈷磁鐵用于電動機、傳感器、揚聲器單元和電吉他的磁性拾音器。

與鐵氧體磁鐵的區別

鐵氧體磁鐵以氧化鐵為主要成分，而鋁鎳鈷磁鐵以鐵為主要成分，添加鋁、鎳、鈷。鋁鎳鈷磁鐵的磁吸力小，容易退磁。

由于磁極之間的距離必須很長，因此存在必須很長的限制。鐵氧體磁鐵也比較便宜，因為原材料鈷的供應不穩定且價格昂貴。

與釤鈷磁鐵比較

釤鈷磁鐵是由釤（Sm）和鈷（Co）組成的稀土磁鐵。根據成分比例分為SmCo5（1-5系列）和Sm2Co17（2-17系列）兩種，目前應用較多的是含釤量較少的1-5系列。

釤鈷磁鐵的一個特點是其居里溫度高達800°C。由于具有優異的耐腐蝕性，因此無需表面處理即可直接使用，并且還具有形狀選擇性高的特點。磁性能高于鐵氧體磁鐵，僅次于釹磁鐵。

與鐵氧體磁鐵的區別

由于可在高達350℃左右的環境中使用，因此可用于需要比鐵氧體磁鐵更高磁力的節省空間的高溫環境。另一方面，由于強度低，它也有容易開裂和碎裂的缺點。原材料釤和鈷都比較稀有，因此與鐵氧體磁鐵相比，它們的價格非常昂貴。

與釹磁鐵的比較

釹鐵硼磁鐵是一種主要成分為釹（Nd）、鐵（Fe）、硼（B）的磁鐵。釹磁鐵的特點是易氧化、熱依賴性高。

由于容易氧化，使用前表面鍍鎳。一般在80℃以下使用。由于其強度相對較高，因此也不易開裂和碎裂。