永久磁鐵介紹

 

永久磁鐵介紹

永久磁鐵是指在被磁化之後，能夠長期保持其磁性的材料，即使移除了外部磁場，它們依然具有磁性。這與電磁鐵（需要通電才有磁性）或暫時磁鐵（磁性會隨外部磁場消失而消失）不同。

簡單來說，永久磁鐵就是我們日常生活中常見的磁鐵。它們的磁性源於其內部原子結構中電子自旋的自發排列。如果永久磁鐵被加熱超過其居里溫度，或者暴露在反向的強磁場中，其磁性可能會減弱甚至永久消失。

永久磁鐵的核心特性包括：

• 剩磁（Br）：磁鐵在飽和磁化後，移除外部磁場時仍能保留的磁通密度。

• 矯頑力（Hc）：衡量磁鐵抵抗外部逆向磁場影響的能力，矯頑力越高，抗退磁能力越強。

• 最大磁能積（BHmax）：代表磁鐵能儲存的最大磁能量，數值越高，磁鐵性能越強。

• 居里溫度（Tc）：超過此溫度，磁鐵將失去磁性。

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磁鐵的分類

磁鐵可以根據其材質和特性進行分類，主要分為以下幾種：

1. 稀土磁鐵 (Rare Earth Magnets)

這是目前磁性最強的永久磁鐵，主要由稀土元素組成。

• 釹鐵硼磁鐵 (NdFeB)：

  • 特性：目前商業化性能最高的磁鐵，被稱為「磁王」。具有極高的磁能積，磁力強大，但化學活性較強，容易氧化腐蝕，通常需要表面鍍層處理（如鍍鎳、鋅、環氧樹脂等）。工作溫度一般可達 200°C。

  • 優點：磁性最強、體積小、重量輕、性價比高。

• 釤鈷磁鐵 (SmCo)：

  • 特性：分為 SmCo5 和 Sm2Co17 兩種。在高溫下表現穩定，具有良好的抗腐蝕和抗氧化能力，但價格較高。工作溫度可達 300°C 甚至更高。

  • 優點：耐高溫、磁性穩定、抗腐蝕性強。

2. 鐵氧體磁鐵 (Ferrite Magnets)

• 特性：又稱陶瓷磁鐵，主要由氧化鐵和氧化鋇或氧化鍶的粉末燒結而成。質地堅硬易脆，磁性相對較弱，但成本低廉、耐高溫、化學穩定性好，且不易腐蝕。

• 優點：價格便宜、耐高溫、化學穩定性佳、不易腐蝕。

3. 鋁鎳鈷磁鐵 (Alnico Magnets)

• 特性：由鋁 (Al)、鎳 (Ni)、鈷 (Co) 及少量其他金屬元素組成的鐵合金。具有高矯頑力和極低的溫度係數，工作溫度可高達 600°C 以上。堅硬易碎，通常需要鑄造或燒結製成。

• 優點：耐高溫性極佳、磁性穩定。

4. 橡膠磁鐵 (Rubber Magnets)

• 特性：由磁粉和橡膠/聚合物材料混合而成，具有彈性和柔韌性，可以輕鬆彎曲、切割和塑形。磁性通常較弱。

• 優點：柔韌性好、易於加工。

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磁鐵的用途

永久磁鐵在現代生活中應用極為廣泛，從高科技產品到日常用品，處處可見其蹤影。

1. 電子產品與資訊科技

• 硬碟驅動器：利用磁鐵儲存和讀取資料。

• 揚聲器與耳機：磁鐵與電訊號相互作用產生振動，將電能轉換為聲音。

• 手機與平板電腦：應用於揚聲器、震動馬達、保護殼磁吸功能等。

• 麥克風：將聲波轉換為電訊號。

2. 電動馬達與發電機

• 電動汽車、混合動力汽車：高效的永磁馬達能提高能源轉換效率，減輕車輛重量。

• 風力發電機：將風能轉換為電能的重要部件。

• 家用電器：如洗衣機、冰箱、吸塵器等內部馬達。

• 小型馬達：廣泛應用於玩具、電動工具、模型等。

3. 醫療設備

• 磁振造影 (MRI) 儀器：產生強大磁場，用於創建人體內部詳細影像，協助診斷。

• 起搏器：磁鐵用於調整設置，無需侵入性操作。

• 助聽器：協助調節音量和設定。

• 磁性手術工具：用於微創手術。

4. 日常生活用品

• 冰箱貼：用於固定紙張或裝飾。

• 磁性鎖存器/門扣：用於保持櫃門或盒子關閉。

• 磁性工具架：吸附金屬工具，方便收納。

• 文具：如磁性筆盒、磁性書籤等。

• 玩具：各種磁性積木、益智玩具等。

5. 工業應用

• 磁性分離器：用於從混合物中分離出鐵磁性物質。

• 感測器：在汽車、工業自動化中監測各種參數。

• 磁力傳動機構：實現無接觸的動力傳輸。

• 磁性吸座、磁性掛勾：用於固定或搬運物品。

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