CN115588552B - 永磁体稳磁方法及永磁体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种永磁体稳磁方法及永磁体。该永磁体稳磁方法包括如下步骤：将永磁体充磁至饱和状态；对饱和状态的永磁体进行部分退磁，退磁量范围小于或等于21％，退磁后的表观磁畴尺寸为0.1μm‑1.0μm。上述永磁体稳磁方法，从稳定磁畴的角度出发，通过限定退磁量以及表观磁稠尺寸的方式进行部分退磁，以消除磁畴的不稳定状态，使其磁矩提前偏转至稳定状态，大幅减少自然磁损，提高永磁体的时间稳定性。这种部分退磁稳磁方法普适性强，简单高效，效果显著，有利于提高关键磁性器件的使用精度以及稳定性。

Description

永磁体稳磁方法及永磁体

技术领域

本发明涉及永磁体相关技术领域，特别是涉及一种永磁体稳磁方法及永磁体。

背景技术

永磁材料内部微观组织结构不均匀，以及充磁、机械加工等加工操作所带来的内应力，都会造成永磁材料的自然磁损，即，随着使用时间的推移以及外界条件的变化，永磁体的磁性能会逐渐减弱；自然磁损的不稳定性会影响永磁材料的可靠性，不利于永磁材料的应用。

通过传统的保温、高温、冷热循环等退磁方式实现稳磁，其本质是一种老化手段，原理是通过提前释放永磁体内的内应力，以使得永磁体的磁性趋于稳定，避免因自然老化导致该部分内应力释放，进而导致退磁的情况发生。

上述通过人工老化实现退磁的手段，大多仅限定加工工艺，例如限制加热温度、保温时间或冷热循环间隔等参数，但是，由于永磁体的个体磁性能不同，此类加工方式加工得到的永磁体的稳磁性能存在批次波动以及个体波动，无法应用于航空航天、国防等对稳磁性能具有较高要求的领域中。

发明内容

基于此，有必要针对目前的稳磁方法的稳磁效果会受永磁体个体磁性能影响，无法满足航空航天、国防等领域需求的问题，提供一种能够稳定得到较高稳磁效果的永磁体稳磁方法及永磁体。

本申请首先提供一种永磁体稳磁方法，包括如下步骤：

将永磁体充磁至饱和状态；

对饱和状态的永磁体进行部分退磁，退磁量范围小于或等于21％，退磁后的表观磁畴尺寸为0.1μm-1.0μm。

上述永磁体稳磁方法，从稳定磁畴的角度出发，通过限定退磁量以及表观磁稠尺寸的方式进行部分退磁，以消除磁畴的不稳定状态，使其磁矩提前偏转至稳定状态，大幅减少自然磁损，提高永磁体的时间稳定性。这种部分退磁稳磁方法依靠限定退磁量以及表观磁畴尺寸的方式进行退磁，从而确保永磁体的表观磁畴均能够宽化合并至较为稳定的状态，因此不受永磁体个体磁性能影响，普适性强，简单高效，效果显著，有利于提高关键磁性器件的使用精度以及稳定性。

在其中一个实施例中，对饱和状态的永磁体进行部分退磁的步骤中，退磁量范围为7％-21％，退磁至表观磁畴尺寸为0.5μm-1.0μm。

可以理解的是，在该退磁量范围以及该表观磁稠尺寸范围内，退磁完成后的永磁体不但自然磁损较低、稳磁性能较强，同时还保有较强的磁性能，能够满足永磁体的正常使用需求。

在其中一个实施例中，对饱和状态的永磁体进行部分退磁的步骤中，通过交流脉冲磁场退磁或直流磁场退磁。

可以理解的是，通过外加磁场退磁，能够极大的减少退磁所需时间，增加退磁效率。

在其中一个实施例中，所述交流脉冲磁场退磁以及所述直流磁场退磁均包括如下步骤：

通过BH仪测量得到永磁体的退磁曲线；

根据永磁体所需退磁量确定永磁体的剩磁Br，剩磁Br＝100％-退磁量；

对照退磁曲线，根据剩磁Br确定其所对应的退磁场H1大小；

参考H1，重复验证试验直至确定交流退磁场H2或直流退磁场H3的大小；

根据交流退磁场H2或直流退磁场H3对永磁体进行退磁。

在其中一个实施例中，在参考H1重复验证试验直至确定交流退磁场H2或直流退磁场H3大小的步骤中，还包括如下步骤：

根据退磁场H1对永磁体进行退磁；

检验退磁后永磁体的剩磁Br1，若Br1＝Br，则该退磁场H1即为交流退磁场H2或直流退磁场H3，若Br1≠Br，则将永磁体充磁，根据Br1与Br的差值对退磁场H1进行调整后再次进行退磁，重复该步骤至Br1＝Br。

在其中一个实施例中，在根据交流退磁场H2对永磁体进行退磁的步骤中，还包括如下步骤：

将永磁体置于充磁机的退磁工装内；

将充磁机模式设置为退磁模式；

设定退磁电压V，V＝760×H2；

充磁机进行电容充放电，完成退磁。

在其中一个实施例中，在根据直流退磁场H3对永磁体进行退磁的步骤中，还包括如下步骤：

将永磁体置于BH仪内；

根据直流退磁场H3将BH仪的直流退磁场设定为15A/m-75A/m；

启动BH仪，完成退磁。

在其中一个实施例中，在将永磁体置于BH仪内的步骤中，永磁体的取向方向与极头平行。

在其中一个实施例中，所述永磁体的材料选自铝镍钴磁体。

可以理解的是，铝镍钴磁体的时间稳定性更强，能够更好地满足航空航天以及国防等领域对于永磁体时间稳定性的高要求。

本申请第二方面提供一种永磁体，所述永磁体的材料选自铝镍钴磁体，所述永磁体的表观磁畴尺寸为0.1μm-1.0μm。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的永磁体稳磁方法的流程示意图；

图2为实施例一中第一组实验的永磁体124天后的表观磁畴结构；

图3为实施例一中第四组实验的永磁体124天后的表观磁畴结构；

图4为实施例一中四组实验的磁通变化示意图；

图5为本发明的永磁体稳磁方法的部分步骤的流程示意图；

图6为铝镍钴磁体的退磁曲线示意图；

图7为钐钴磁体的退磁曲线示意图；

图8为本发明的永磁体稳磁方法的部分步骤的流程示意图；

图9为本发明的永磁体稳磁方法的部分步骤的流程示意图；

图10为本发明的永磁体稳磁方法的部分步骤的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1所示，本申请首先提供一种永磁体稳磁方法，包括如下步骤：

S100、将永磁体充磁至饱和状态；

S200、对饱和状态的永磁体进行部分退磁，退磁量范围小于或等于21％，退磁后的表观磁畴尺寸为0.1μm-1.0μm。

与现有的技术相比，本方法从稳定磁畴的角度出发，利用部分退磁消除这些磁畴的不稳定状态，使其磁矩提前偏转至稳定状态，大幅减少自然磁损，提高永磁体的时间稳定性。这种部分退磁稳磁方法普适性强，简单高效，效果显著，有利于提高关键磁性器件的使用精度以及稳定性。

在一些实施例中，对饱和状态的永磁体进行部分退磁的步骤中，退磁量范围为7％-21％，退磁至表观磁畴尺寸为0.5μm-1.0μm。

在一些实施例中，对饱和状态的永磁体进行部分退磁的步骤中，通过交流脉冲磁场退磁或直流磁场退磁。

高温热退磁以及目前常见的保温、冷热循环等退磁手段，其本质是一种老化手段，原理是通过提前释放永磁体内的内应力，以使得永磁体的磁性趋于稳定，避免因自然老化导致该部分内应力释放，进而导致退磁的情况发生。

其中，高温热退磁一般是把永磁体置于500℃～700℃下加热10min～30min后，使永磁体随炉冷却，冷却时间通常在12h以上；人工时效保温稳磁法一般是把磁体置于100℃～200℃下保温8～10h；高低温冷热循环稳磁法一般是将磁体置于高低温试验箱中，一次高低温循环一般需要5～10h，磁环次数2～3次；即，通过人工老化提前释放内应力的稳磁手段所需周期相对较长，效率较低。

而通过交流脉冲磁场退磁或直流磁场退磁等外加磁场进行退磁，退磁过程仅需要10min～20min，能够极大的减少退磁所需时间，增加退磁效率。

在一些实施例中，对饱和状态的永磁体进行部分退磁的步骤中，通过直流磁场退磁；参考下表1、2可知，在其他参数相同的情况下，采用直流磁场退磁的实施例二和采用高温热退磁的实施例三的自然磁损，要比采用交流脉冲磁场退磁的实施例一的自然磁损更小，因此采用直流磁场退磁，不但退磁所需时间更短、效率更高，同时也能够达到更好的稳磁效果。

请结合图5、图6以及图7所示，在一些实施例中，所述交流脉冲磁场退磁以及所述直流磁场退磁均包括如下步骤：

S210、通过BH仪测量得到永磁体的退磁曲线；

S220、根据永磁体所需退磁量确定永磁体的剩磁Br，剩磁Br＝100％-退磁量；

S230、对照退磁曲线，根据剩磁Br确定其所对应的退磁场H1大小；

S240、参考H1，重复验证试验直至确定交流退磁场H2或直流退磁场H3的大小；

S250、根据交流退磁场H2或直流退磁场H3对永磁体进行退磁。

请参考图8所示，在一些实施例中，在参考H1重复验证试验直至确定交流退磁场H2或直流退磁场H3大小的步骤中，还包括如下步骤：

S241、根据退磁场H1对永磁体进行退磁；

S242、检验退磁后永磁体的剩磁Br1，若Br1＝Br，则该退磁场H1即为交流退磁场H2或直流退磁场H3；若Br1≠Br，则将永磁体充磁，根据Br1与Br的差值对退磁场H1进行调整后再次进行退磁，重复该步骤至Br1＝Br。

请参考图9所示，在一些实施例中，在根据交流退磁场H2对永磁体进行退磁的步骤中，还包括如下步骤：

S251a、将永磁体置于充磁机的退磁工装内；

S252a、将充磁机模式设置为退磁模式；

S253a、设定退磁电压V，V＝760×H2；

S254a、充磁机进行电容充放电，完成退磁。

请参考图10所示，在一些实施例中，在根据直流退磁场H3对永磁体进行退磁的步骤中，还包括如下步骤：

S251b、将永磁体置于BH仪内；

S252b、根据直流退磁场H3将BH仪的直流退磁场设定为15A/m-75A/m；

S253b、启动BH仪，完成退磁。

在一些实施例中，在将永磁体置于BH仪内的步骤中，永磁体的取向方向与极头平行。

在一些实施例中，所述永磁体的材料选自铝镍钴磁体。

虽然目前稀土永磁材料因其优异的剩磁和磁能积等性能在许多应用领域都取代了铝镍钴材料，但是，由于Alnico(铝镍钴)磁体具有其它永磁材料无法比拟的优异的温度稳定性(温度系数0.02％/℃)、时间稳定性、易磁化性、良好的可加工性以及高温下使用(工作温度550℃)的特性，在磁性材料领域内起着不可替代的作用，其原因主要是铝镍钴磁体属于钴基永磁材料，钴比铁的原子磁矩更小，因此，其相比于铁基永磁材料的钕铁硼磁体具有更高的居里温度，更好的温度稳定性。

而本申请中，选择铝镍钴磁体，能够进一步增加稳磁完成后永磁体的时间稳定性，以满足航空航天以及国防等领域对于永磁体时间稳定性的高要求。

本申请第二方面提供一种永磁体，永磁体的材料选自铝镍钴磁体，永磁体的表观磁畴尺寸为0.1μm-1.0μm。

下面，通过四个实施例的共八组试验结果进行举例说明，表1为八组实验的永磁体参数，表2为八组实验对应的退磁相关参数以及退磁完成后永磁体的磁损情况。

表1

表2

实施例一：

本实施例中，永磁体为采用铸造工艺制备得到的铝镍钴8类(Br＝10.5kGs，Hcb＝1600Gs，(BH)max＝11MGOe)，将该磁体加工成φ10mm*10mm的圆柱，圆柱轴向方向为取向方向。使用BH仪器，测量永磁体的退磁曲线，计算出磁体的磁性能，根据所需要的退磁量计算出各自的退磁场大小。在实施例一准备12个永磁体样品，分为4组，每组3个样品，其中第1组为空白对照样，未进行退磁处理。第2组、第3组、第4组样品进行退磁处理。

将所有样品在1T的磁场下进行充磁，确保每个样品都充至饱和状态。后将第2组样品置于退磁工装内，在30mT的交流脉冲磁场下进行部分退磁，样品的退磁量为7％，考虑到个体波动，允许范围为6％～8％；将第3组样品置于退磁工装内，在45mT的交流脉冲磁场下进行部分退磁，样品的退磁为14％，考虑到个体波动，允许范围为13％～15％；将第4组样品置于退磁工装内，在60mT的交流脉冲磁场下进行部分退磁，样品的退磁量为21％，考虑到个体波动，允许范围为20％～22％。测量每组样品的磁通值，取平均值记录，第1组的原始磁通记为第2组的原始磁通记为第3组的原始磁通记为第4组的原始磁通记为后每天测量并记录四组样品的磁通值，第一天记为 以及以此类推进行记录一个月；一个月后，每隔一个月测量并记录四组样品的磁通值；样品存储在恒温的测试房间，温度20℃，湿度≤50％rh。

按照公式(1)计算永磁体的自然磁损，结果见表2。

请参考图2以及图3所示，在第124天使用磁力显微镜MFM拍摄分析样品的表观磁畴，发现部分退磁样品表观磁畴发生合并宽化，由尖锐的峰变为馒头峰。退磁样品的表观磁畴尺寸范围为0.5μm～1μm，自然磁损均小于1.2％。

实施例2：

本实施例中，永磁体为采用铸造工艺制备得到的铝镍钴8类永磁体(Br＝10.5kGs，Hcb＝1600Gs，(BH)max＝11MGOe)，将该磁体加工成φ10mm*10mm的圆柱，圆柱轴向方向为取向方向。使用BH仪器，测量永磁体的退磁曲线，计算出磁体的磁性能，根据所需要的退磁量计算出各自的退磁场大小。在实施例2准备3个永磁体样品。

将所有样品在1T的磁场下进行充磁，确保每个样品都充至饱和状态。后将样品置于BH仪器内，将直流退磁场加至75A/m进行部分退磁，样品的退磁量14％，考虑到个体波动，允许范围为13％～15％。测量各个样品的磁通值，取平均值，记为后每天测量记录样品磁通值，分别记为其中，为一天后的磁通值，为两天后的磁通值，以此类推；一个月后，改为每隔一个月测量记录样品磁通值。样品存储在恒温的测试房间，温度20℃，湿度≤50％rh。按照公式(1)计算永磁体的自然磁损，结果见表2。

实施例3：

本实施例中，永磁体为采用铸造工艺制备得到的铝镍钴8类永磁体(Br＝10.5kGs，Hcb＝1600Gs，(BH)max＝11MGOe)，将该磁体加工成φ10mm*10mm的圆柱，圆柱轴向方向为取向方向。使用BH仪器，测量永磁体的退磁曲线，计算出磁体的磁性能，根据所需要的退磁量计算出各自的退磁场大小。在实施例3准备3个永磁体样品。

将所有样品在1T的磁场下进行充磁，确保每个样品都充至饱和状态。后将样品置于真空热处理炉中，在600℃下保温30min，后随炉冷却，加热全场需要保证真空状态，真空度小于等于10^-3Pa。样品的退磁量为7％，考虑到个体波动，允许范围为6％～8％。测量各个样品的磁通值，取平均值，记为后每天测量记录样品磁通值，依次记为其中，为一天后的磁通值，为两天后的磁通值，以此类推；一个月后，改为每隔一个月测量记录样品磁通值。样品存储在恒温的测试房间，温度20℃，湿度≤50％rh。按照公式(1)计算永磁体的自然磁损，结果见表2。

实施例4：

本实施例中，永磁体为采用粉末冶金工艺制备得到的钐钴永磁体(Mr＝8.50kGs，Hcj＝23.00kGs，(BH)m＝18.00MGOe)，将该磁体加工成φ10mm*10mm的圆柱，圆柱轴向方向为取向方向。使用BH仪器，测量永磁体的退磁曲线，计算出磁体的磁性能，根据所需要的退磁量计算出各自的退磁场大小。在实施例4准备3个永磁体样品。

将所有样品在7.5T的磁场下进行充磁，确保每个样品都充至饱和状态。选其中1个样品不做退磁处理，作为第1组。后选取2个样品作为第2组，置于退磁工装内，在4T的交流脉冲磁场下进行部分退磁，样品的退磁量为7％，考虑到个体波动，允许范围为6％～8％。测量各个样品的磁通值，未退磁样品记为两个退磁样品取磁通平均值记为后每天测量并记录四组样品的磁通值，第一天记为和以此类推进行记录一个月；一个月后，每隔一个月测量并记录四组样品的磁通值；样品存储在恒温的测试房间，温度20℃，湿度≤50％rh。按照公式(1)计算永磁体的自然磁损，结果见表2。

根据实施例一中的四组实验结果可以看出，通过限定退磁量以及退磁后的表观磁畴尺寸，第二、三、四组实验的自然磁损相较于第一组实验的自然磁损有明显的降低。

同时，通过观察表1、表2中四组实验的退磁量范围以及124天自然磁损可知，在四组实验退磁量等量逐渐增加的情况下，四组试验的自然磁损降低量逐渐较小，即通过部分退磁消除磁畴不稳定性的方法存在边际效应，若退磁量过大，不但对于降低自然磁损的效果较差，还会导致永磁体磁性过低，从而影响永磁体的正常使用。

进一步地，通过观察图4可知，自然磁损降低量的边界值在1％附近，因此，当退磁量小于21％，且退磁后的表观磁畴尺寸为0.1μm-1.0μm时，所得到的永磁体，不但自然磁损较低、稳磁性能较强，同时还保有较强的磁性能，能够满足永磁体的正常使用需求。

此外，根据实施例四的实验可知，钐钴磁体在按照本方法进行定量退磁后，自然磁损同样明显减小，证明本方法对稳定磁畴结构的作用，是对不同种类永磁体普适有效的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种永磁体稳磁方法，其特征在于，包括如下步骤：

将永磁体充磁至饱和状态；

通过交流脉冲磁场退磁或直流磁场退磁，对饱和状态的永磁体进行部分退磁，退磁量范围为7%-21%，退磁后的表观磁畴尺寸为0.5μm-1.0μm；

所述交流脉冲磁场退磁以及所述直流磁场退磁均包括如下步骤：

通过BH仪测量得到永磁体的退磁曲线；

根据永磁体所需退磁量确定永磁体的剩磁Br，剩磁Br=100%-退磁量；

对照退磁曲线，根据剩磁Br确定其所对应的退磁场H1大小；

参考H1，重复验证试验直至确定交流退磁场H2或直流退磁场H3的大小；

根据交流退磁场H2或直流退磁场H3对永磁体进行退磁；

在参考H1重复验证试验直至确定交流退磁场H2或直流退磁场H3大小的步骤中，还包括如下步骤：

根据退磁场H1对永磁体进行退磁；

检验退磁后永磁体的剩磁Br1，若Br1=Br，则该退磁场H1即为交流退磁场H2或直流退磁场H3，若Br1≠Br，则将永磁体充磁，根据Br1与Br的差值对退磁场H1进行调整后再次进行退磁，重复该步骤至Br1=Br。

2.根据权利要求1所述的永磁体稳磁方法，其特征在于，在根据交流退磁场H2对永磁体进行退磁的步骤中，还包括如下步骤：

将永磁体置于充磁机的退磁工装内；

将充磁机模式设置为退磁模式；

设定退磁电压V，V=760×H2；

充磁机进行电容充放电，完成退磁。

3.根据权利要求1所述的永磁体稳磁方法，其特征在于，在根据直流退磁场H3对永磁体进行退磁的步骤中，还包括如下步骤：

将永磁体置于BH仪内；

根据直流退磁场H3将BH仪的直流退磁场设定为15A/m-75A/m；

启动BH仪，完成退磁。

4.根据权利要求3所述的永磁体稳磁方法，其特征在于，在将永磁体置于BH仪内的步骤中，永磁体的取向方向与极头平行。

5.根据权利要求1所述的永磁体稳磁方法，其特征在于，所述永磁体的材料选自铝镍钴磁体。