磁鐵是一種能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)的物體,其關(guān)鍵特性是對(duì)鐵、鈷、鎳等 ferromagnetic 物質(zhì)產(chǎn)生吸引力。這種吸引力源于原子內(nèi)部電子的自旋與軌道運(yùn)動(dòng)形成的磁矩,當(dāng)大量原子磁矩有序排列時(shí),便形成了宏觀的磁性。天然磁鐵(如磁鐵礦)早在古代就被人類(lèi)發(fā)現(xiàn),而現(xiàn)代工業(yè)中大量使用的人造磁鐵則通過(guò)特定工藝制成,如將鐵磁性材料置于強(qiáng)磁場(chǎng)中磁化。磁鐵的磁性具有方向性,存在兩個(gè)磁極 ——N 極(北極)和 S 極(南極),遵循 “同極相斥、異極相吸” 的基本規(guī)律,這一特性是指南針工作的關(guān)鍵原理。強(qiáng)磁鐵需妥善存放,避免靠近磁卡、手表等易受磁化的物品。四川能源磁鐵
磁鐵的退磁是指磁性隨時(shí)間或外部環(huán)境變化而減弱的現(xiàn)象,主要原因包括高溫、強(qiáng)反向磁場(chǎng)、機(jī)械振動(dòng)與腐蝕。高溫會(huì)使磁疇熱運(yùn)動(dòng)加劇,當(dāng)溫度超過(guò)居里點(diǎn)(釹鐵硼約 310℃,鐵氧體約 450℃)時(shí),磁疇排列紊亂,磁性完全消失;強(qiáng)反向磁場(chǎng)若超過(guò)磁鐵的矯頑力,會(huì)導(dǎo)致磁疇反向排列,造成不可逆退磁。為防止退磁,需根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的磁鐵材料:高溫環(huán)境(如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙)選用釤鈷(居里點(diǎn) 750℃)或高溫釹鐵硼;振動(dòng)環(huán)境需對(duì)磁鐵進(jìn)行固定與緩沖;潮濕環(huán)境則需涂層保護(hù)(如 PPS 塑料包裹、電泳涂層)。此外,存儲(chǔ)時(shí)應(yīng)避免磁鐵相互撞擊或靠近強(qiáng)磁場(chǎng)源,長(zhǎng)期閑置需成對(duì)存放(N 極對(duì) S 極)以保持磁場(chǎng)穩(wěn)定。山東連接器磁鐵推薦廠家磁鐵的兩極遵循異性相吸、同性相斥原理,磁場(chǎng)線從N極出發(fā)回到S極。
磁性聯(lián)軸器利用磁鐵間的作用力實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸力矩傳遞,在特殊場(chǎng)合具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。永磁聯(lián)軸器通過(guò)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪上磁鐵的異性相吸、同性相斥原理傳遞動(dòng)力,無(wú)需機(jī)械接觸,可實(shí)現(xiàn)完全密封,適用于化工泵、反應(yīng)釜等需要零泄漏的設(shè)備;磁滯聯(lián)軸器則利用磁滯材料在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的磁滯 torque 傳遞動(dòng)力,具有過(guò)載保護(hù)功能。磁性聯(lián)軸器的傳遞效率可達(dá) 98% 以上,但存在比較大的傳遞力矩限制,需根據(jù)負(fù)載選擇合適的尺寸和磁體牌號(hào)。在精密傳動(dòng)系統(tǒng)中,磁性聯(lián)軸器可消除機(jī)械連接帶來(lái)的振動(dòng)傳遞和同軸度要求,提高系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)性。
鐵磁性材料之所以能被磁化,關(guān)鍵在于其內(nèi)部存在 “磁疇” 結(jié)構(gòu)。磁疇是材料內(nèi)部尺寸約 10??~10?2cm 的微小區(qū)域,每個(gè)磁疇內(nèi)的原子磁矩(由電子自旋和軌道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生)自發(fā)排列整齊,形成類(lèi)似小磁鐵的單元。未磁化的材料中,磁疇方向雜亂無(wú)章,總磁矩相互抵消,對(duì)外不顯磁性。當(dāng)施加外部磁場(chǎng)時(shí),磁疇會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向與外磁場(chǎng)一致的方向:弱磁場(chǎng)下,磁疇通過(guò) “壁移” 擴(kuò)大同向磁疇范圍;強(qiáng)磁場(chǎng)下,磁疇直接翻轉(zhuǎn)至外磁場(chǎng)方向。當(dāng)所有磁疇方向基本一致時(shí),材料達(dá)到 “磁飽和” 狀態(tài),此時(shí)即使增大外磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度也不再明顯的提升。而永磁體之所以能長(zhǎng)期保磁,是因?yàn)槠鋬?nèi)部磁疇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,磁疇翻轉(zhuǎn)所需的 “矯頑力” 較高,不易受外部環(huán)境干擾而失磁。磁鐵的居里點(diǎn)是磁性消失的臨界溫度,不同材料數(shù)值不同。
電磁鐵是利用 “電流的磁效應(yīng)”制成的可控制磁體,其磁性可通過(guò)通斷電流、調(diào)節(jié)電流大小實(shí)現(xiàn)精確控制。典型的電磁鐵結(jié)構(gòu)由三部分組成:鐵芯、線圈和電源。鐵芯通常由軟磁材料(如硅鋼片、純鐵)制成,因其磁導(dǎo)率高,可明顯增強(qiáng)線圈通電后產(chǎn)生的磁場(chǎng);線圈則由漆包線(銅導(dǎo)線或鋁導(dǎo)線)繞制而成,線圈匝數(shù)越多、電流越大,產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)(遵循安培環(huán)路定理:∮H?dl = I);電源則為線圈提供穩(wěn)定的電流,可通過(guò)直流電源或交流電源驅(qū)動(dòng)(交流電磁鐵需考慮渦流損耗,通常采用疊片鐵芯)。與永磁體相比,電磁鐵的優(yōu)勢(shì)在于磁性可控性強(qiáng),例如工業(yè)用電磁起重機(jī)可通過(guò)通電吸起鋼鐵材料,斷電后釋放;電磁繼電器則通過(guò)小電流控制線圈磁性,實(shí)現(xiàn)對(duì)大電流電路的通斷控制,大多用于自動(dòng)化控制領(lǐng)域。永磁鐵可長(zhǎng)期保持磁性,常用于電機(jī)、傳感器等精密設(shè)備中。江蘇精密磁鐵定制價(jià)格
釤鈷磁鐵耐高溫性能優(yōu)異,可在 200℃以上環(huán)境保持穩(wěn)定磁性。四川能源磁鐵
稀土永磁材料(釹鐵硼、釤鈷)是現(xiàn)代工業(yè)的關(guān)鍵材料,其制造依賴(lài)稀土元素(釹、釤、鏑等)。全球稀土資源分布不均,中國(guó)占全球儲(chǔ)量的 36%,且是釹鐵硼的主要生產(chǎn)國(guó)(占全球產(chǎn)量的 85% 以上)。鏑(Dy)是提高釹鐵硼高溫穩(wěn)定性的關(guān)鍵元素,中國(guó)南方離子型稀土礦是鏑的主要來(lái)源,全球供應(yīng)量占比超 90%。由于稀土資源的稀缺性與戰(zhàn)略重要性,各國(guó)均在推動(dòng)稀土替代材料研發(fā)(如無(wú)鏑釹鐵硼、鐵氮化合物),同時(shí)加強(qiáng)稀土回收技術(shù)(如從廢舊電機(jī)、硬盤(pán)中提取稀土元素),以降低資源依賴(lài)。四川能源磁鐵