溫度的影響

溫度係數

居禮溫度

 

 

 

     

可逆與不可逆磁損

         
      1.溫度的影響      
             
      溫度的變化會造成磁滯曲線的變動,以釹鐵硼磁石為例典型的磁滯曲線的變動如下圖所示

可以看出隨著溫度的提高釹鐵硼磁石的Br值與iHc值均往下降。大部分的硬磁材料(永久磁石)均有此現象,唯獨鐵氧磁石其iHc值隨著溫度的提高而上升。一般應用上我們希望永久磁石的磁特性隨溫度的變動越小越好,但如何界定磁特性的溫度變異?答案是"溫度係數"

     
             
      2.溫度係數      
             
      溫度係數有兩種α是Br之溫度係數,β是iHc之溫度係數,定義分別如下:


其中T為變動後溫度,Tr為室溫溫度(一般為25)。其物理意義為

                                              α:每變動1
,Br值的變動百分比
                                              β:每變動1
,iHc值的變動百分比

以上圖為例在25
℃與100℃之間,其α與β的計算式如下:


對大部分的硬磁材料(永久磁石)而言,α與β均為負值,僅鐵氧磁石的β值例外為正值。一般應用上我們希望α與β越趨近於零越好。

     
             
      3.居禮溫度      
             
      由以上敘述,我們了解永久磁石的磁性隨著溫度的升高而降低。當我們持續升高溫度時,磁石的磁性是否會完全消失?是的,當我們對磁石加溫超過一臨界溫度時,磁石的磁性將完全消失。此一臨界溫度稱為居禮溫度(Curie Temperature),代表符號為Tc。一般而言釹鐵硼磁石的居禮溫度約在335℃,但隨著成分的調整與其他元素的添加,居禮溫度亦會有些微的變動。      
             
      4.可逆與不可逆磁損      
             
      我們知道永久磁石溫度升高時磁性會下降,但若我們將溫度降回室溫時,磁石的磁性是否會回復原來的磁性?答案是"不一定"。磁石是否能回復到原來的磁性取決於下列因素:
                                    
磁石本身的iHc值β值、角形性等特性
                                    
溫度升高度數
                                    
磁石設計與磁路設計
說明如下

此處針對紅色B-H曲線說明,當磁石設計與磁路設計定案時,我們可以在B-H曲線上描繪出磁石的工作線,不同的設計方式有不同的工作線。工作線與B-H曲線的交點稱為工作點,工作點即是當時磁石的磁性狀態。上圖中有兩種磁石/磁路設計方式,分別產生兩條工作線Pc1與Pc2。Pc1在室溫25℃時的工作點是a,當磁石溫度上升至150℃時,因B-H曲線變動,此時磁石的工作點移動到b,b點位置仍處於150℃ B-H曲線線性區內,因此當溫度由150℃降至25℃時,磁石的工作點會回到a點。此過程中因溫度上升而導致的磁性降低,在溫度回復後磁石磁性可恢復者稱為可逆磁損。反觀Pc2的設計室溫25℃時的工作點是a',當磁石溫度上升至150℃時,磁石的工作點移動到b',因b'點位置落在150℃ B-H曲線的非線性區內,當溫度回復室溫時b'點只能回到c'點,而無法完全恢復至a'點。此時a'點與c'點間的磁性差異即稱為不可逆磁損。避免發生不可逆磁損的方法包括:
                               
採用iHc值高、|β|值小及角形性佳的永久磁石
                               
限制永久磁石最高使用溫度
                               
改善磁石設計與磁路設計,使工作線的斜率加大

     
 

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