永磁材料选择指南_指导如何正确选择合适的永磁材料_技术资源_工程技术

永磁材料选择指南

永磁材料，是可以永久产生磁场的磁性材料，工作时不需要外界能量输入，具有节能、方便等诸多优点。尤其是稀土永磁材料，兼具高矫顽力和高磁能积的特点，可采用较小与较薄的磁体尺寸构成器件磁路，实现产品功能，极大促进了永磁器件的小型化与轻量化。永磁材料作为高新技术领域不可或缺的功能材料，已广泛应用于航空航天、国防军工、电子通信、交通运输、工业能源、家用电器等众多领域。

按照工作原理，永磁体的应用可以分为五类：

功能	原理	物理定律	典型应用
电能转换为机械能	磁场对载流导体的作用	安培定律	扬声器，电动机，耳机，测量仪表
机械能转换为电能	导体与磁场相对运动产生感应电动势	法拉第定律	发电机，麦克风，传感器
机械能间的转换	永磁体磁极之间，永磁体与铁磁性物质之间的相互作用	库仑定律	吸附用磁铁，磁选机，磁性过滤器，磁力联轴器，永磁吸盘
各种磁效应	磁场与光、电、热等之间的相互作用		核磁共振，波荡器，光隔离器
其他应用	磁场对带电粒子的作用	洛伦兹定律	磁控管，粒子加速器，磁谱仪，磁控溅射，电气开关

永磁材料应用广泛在工程开发前期，如何选择合适的永磁材料，是每个工程师要考虑的问题。每种永磁材料都有其独特之处，因此在选用永磁体时需要综合考虑多个因素，例如所需的磁场强度、耐温性能、成本、以及制造工艺等。我们建议可以按照以下的步骤：

1. 确定磁场强度需求

永磁体在整个系统或设备中，主要以提供无源磁场作为功能部件（而非外观件或结构件）使用。磁场强度是磁钢性能的关键指标，是工程设计的核心要素。如何最大程度利用永磁体的磁场强度，也是永磁器件磁体设计的基本目标。工程师可以通过计算确定目标磁场强度，并以此作为后续材料选用的依据。

2. 筛选合适的磁性材料

当前工程领域常用的永磁材料包括烧结钕铁硼、烧结钐钴、烧结或铸造铝镍钴、烧结铁氧体、粘结与注塑磁体等，以及少量新型材料如钐铁氮等。不同的永磁材料具有各自的磁性能与材料特性。

	典型牌号	剩磁Br/kGs	矫顽力Hcb/kOe	内禀矫顽力Hcj/kOe	最大磁能积(BH)max/MGOe	工作温度Tmax(℃)*
烧结钕铁硼	42SH	13	12.5	21	42	<150
烧结钐钴	28	10.8	9.8	22	28	<300
烧结/铸造铝镍钴	CLNG44	12.5	0.65	0.65	5.5	<525
烧结铁氧体	Y30	4.0	2.6	2.7	3.7	<250
粘结磁体	CMN10	7.2	6.0	10.0	10	<150
注塑磁体	IMF0606	2.9	2.2	3.2	2.2	<140
*最高工作温度仅供参考。永磁体的实际最高工作温度取决于磁体的牌号、形状与磁路。

3. 确定磁体的规格尺寸

永磁体选用的规格和形状取决于实际应用的具体要求，对于实现某一磁场强度，使用不同的永磁材料，所需要的用量也不相同。结合空间限制和磁场方向等因素，并通过计算与试验，确定产品所需的尺寸和形状。

右图是吸附5kg铁块所需的永磁材料的用量对比，其中烧结钕铁硼只需D20x5mm即可，而烧结铁氧体则需要D20x55mm，材料体积超过钕铁硼用量10倍。

烧结钕铁硼，D20x5mm

烧结钐钴2:17，D20x7mm

粘结钕铁硼，D20x15mm

铸造铝镍钴，D20x32mm

烧结铁氧体，D20x55mm

4. 评估磁体的可加工性

目前常规的永磁材料，生产工艺主要有烧结、铸造、模压三种。其中烧结类和铸造类永磁材料硬而脆，韧性差，可加工性不佳，通常先制成毛坯，之后使用线切割、切片与研磨工艺加工外形，无法使用车铣刨等普通五金件加工工艺，常规产品大多为片状、环状、瓦状等简单形状，若设计为复杂形状或高精度，则需要特殊工艺，加工成本高昂。这些加工因素需要在产品早期设计时留意。

右表是常规永磁材料的材料特性对比。下图是永磁材料的可加工形状一览。

	密度 g/cm³	硬度 Hv	抗弯强度MPa
烧结钕铁硼	7.5-7.8	400-600	250-300
烧结钐钴2:17	8.3-8.5	550-600	120-150
铸造铝镍钴	6.9-7.3	520-700	50-310
烧结铁氧体	4.9-5.1	400-700	50-90
粘结磁体	5.5-6.4	80-120	100-160
注塑磁体	3-5.5	140-150	60-100
橡胶磁	3.5-3.7	/	/

5. 关注工作环境因素

永磁体的工作环境对其性能和寿命具有重要影响，温度、湿度以及腐蚀性材料的暴露可能会对磁体产生负面影响，需要确保所选磁性材料能够适应实际应用环境。

右图是常规永磁材料的适用工作温度范围对比，钕铁硼和铁氧体的工作温度范围较窄，钐钴和铝镍钴的工作温度范围更为宽泛。

6. 权衡材料成本

不同类型的永磁材料成本差异较大，因此在选择时要充分考虑，确保在满足性能要求的同时控制项目成本。

右表是以Φ10x10mm圆片产品为例，常规永磁材料的价格对比（数字为价格差异对比示意，非实际产品价格），烧结钐钴价格最贵，烧结铁氧体价格最低。

烧结钕铁硼 N35

烧结钐钴 SmCo28

铸造/烧结铝镍钴

烧结铁氧体 Y30

粘结钕铁硼 CMN10

7. 关注其他特殊要求

某些应用场景可能对磁体有特定要求，如高矫顽力、高剩磁或低温度系数等。在这种情况下，建议您与我们联系，针对具体特殊要求沟通评估。

根据上述因素，各个永磁材料的性能与特点对比汇总如下：

	磁性能	加工性能	工作温度	耐腐蚀	稳定性	价格	生产周期
烧结钕铁硼	最高，(BH)max 35-52MGOe	质地脆，硬度高，不易加工	不耐高温，工作温度不宜超过200℃	易腐蚀，需镀层保护	好	价格高且不稳定	20-25天
铸造/烧结铝镍钴	一般，(BH)max < 9MGOe	质地脆，硬度高，不易加工	耐高温，工作温度可达550℃	耐腐蚀性好	易退磁	价格适中	20-25天
烧结钐钴	较高，(BH)max 17-30MGOe	质地脆，硬度高，不易加工	耐高温，工作温度可达350℃	耐腐蚀性好	好	价格高	25-30天
烧结铁氧体	最低，(BH)max < 4MGOe	质地脆，硬度高，不易加工	性能一般，工作温度为250℃	耐腐蚀性好	一般，比铝镍钴略高	价格低	25-30天
粘结磁体	一般，(BH)max 2-14MGOe	通过模具可制成复杂形状	不耐高温，工作温度不宜超过150℃	易腐蚀，需镀层保护	好	价格适中	15-25天
注塑磁体	较低，(BH)max < 10MGOe	通过模具可制成复杂形状	不耐高温，工作温度不宜超过120℃	耐腐蚀性好	好	价格低，模具费用高	30-35天

根据上述的各项因素，可以按照下表进行永磁材料的初步选材：

	产品价格	磁性能		温度性能		使用环境		加工性能			耐腐蚀性能
	产品价格	表磁	磁吸力	耐高温	耐低温	户外使用	水下使用	加工精度	复杂形状	机械强度	耐腐蚀性能
烧结钕铁硼	Ο	√	√	Δ	√	×	×	Δ	×	Ο	Δ
铸造/烧结铝镍钴	Ο	Δ	Δ	√	√	√	Ο	Δ	×	Ο	√
烧结钐钴	×	√	√	√	√	√	Ο	Δ	×	Δ	√
烧结铁氧体	√	×	×	Ο	×	√	Ο	×	×	×	√
模压磁体	Ο	Δ	Δ	Δ	√	×	×	×	×	×	Δ
注塑磁体	Ο	Δ	Δ	Δ	Δ	√	√	√	Ο	×	√
√······优秀 Ο······良好 Δ······一般 ×······不佳，基于相同尺寸与充磁方向的产品对比。

在选择永磁材料时，请根据工程项目需要，充分考虑上述各项因素，选择合用的永磁材料。如果您在评估过程中遇到任何疑问，请与我们联系，我们将竭诚为您提供专业建议和全方位支持。

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