当工程师选择磁铁时,他们通常关注磁性参数——磁力强度、矫顽力、温度等级。但磁铁也有物理特性:它的重量、如何应对热量、是否导电。这些不太显眼的数字决定了磁铁在电机中的表现。以下是三个最重要的物理特性。
密度——重量如何
烧结钕铁硼的密度约为7.5–7.6 g/cm³——大致相当于钢的重量,比铁氧体更重。
为何重要:密度决定了装配体的重量,这对转子和手持设备来说是一个实际问题。它也是一个质量提示:如果磁铁比预期轻,可能意味着存在孔隙,这会削弱磁性和强度。
热膨胀——不均匀地膨胀和收缩
大多数材料在受热时均匀膨胀。但钕铁硼并非如此:它沿一个方向膨胀,而在另外两个方向上略微收缩。
为何重要:这种不均匀的膨胀是径向环难以制造的原因——各个方向相互拉扯并导致裂纹。在电机中,磁铁和钢制框架以不同的速率膨胀,因此配合间隙必须按最热工况设计,而不是室温。
电阻率——导电性能如何
钕铁硼是一种金属合金,因此导电性能良好——其电阻率较低,与大多数工程金属相似。
为何重要:在电机或发电机内部,变化的磁场会在磁铁中产生涡旋电流(涡流),这些电流会转化为热量。磁铁导电性越好,发热越严重——而热量是磁力强度的主要敌人。有关磁性方面的内容,请参阅温度特性。
简要总结
| 特性 | 一句话说明 |
|---|---|
| 密度 ≈ 7.5–7.6 g/cm³ | 与钢一样重;密度低则提示存在孔隙 |
| 热膨胀 | 一个方向膨胀,另一个方向收缩——环会开裂,配合间隙会变化 |
| 电阻率(低) | 导电性能好,因此在机器中涡流会使其发热 |