柔性磁铁是一种具有柔韧性的永磁材料,通常以铁氧体粉末(如 SrFe₁₂O₁₉)为磁性填料,与橡胶(如氯丁橡胶、丁腈橡胶)或塑料(如 PVC、PE)混合,经压延、挤出或注塑成型制成。其优点是可弯曲、可裁剪、重量轻(密度约 3-4g/cm³),磁性较弱((BH) max≈0.5-2MGOe),工作温度范围 - 40-100℃。创新应用包括磁性广告贴(可贴附于曲面或不规则表面)、磁性标签(用于货架标识、资产管理)、柔性电磁屏蔽膜(用于电子设备防干扰)、医疗护具(如磁性理疗贴,通过磁场作用缓解肌肉疲劳)。柔性磁铁的制造需控制磁性粉末的含量(通常占 60%-80%)与取向度,以平衡柔韧性与磁性。温度超过居里点时,磁铁会失去铁磁性,如钕铁硼的居里温度约为310℃。北京有色金属磁铁
磁铁的标准化与系列化促进了其在工业领域的广泛应用。国际标准如 IEC 60404 详细规定了磁铁的性能测试方法和技术指标;国内标准如 GB/T 13560 明确了烧结钕铁硼磁铁的牌号划分和质量要求。主流磁铁制造商提供从 N35 到 N55 的钕铁硼系列产品,以及 Y30 到 Y40 的铁氧体系列产品,覆盖不同磁性能需求。标准化的磁铁尺寸如圆形、方形、环形等,可直接用于通用设备设计,缩短研发周期。对于特殊需求,制造商可提供定制化服务,根据客户要求设计磁铁的尺寸、性能和磁极分布。磁铁的标准化不仅提高了产品互换性,也为质量控制和性能评估提供了统一依据。北京玩具磁铁工程技术磁通量密度(B)和磁场强度(H)的关系曲线构成磁滞回线,表征磁铁性能。
根据磁性保持时间,磁铁可分为永久磁铁和临时磁铁。永久磁铁能够长期保持磁性,常见材质包括钕铁硼、钐钴、铝镍钴等,其中钕铁硼磁铁因极高的磁能积被誉为 “磁王”,广泛应用于精密仪器和新能源设备中。临时磁铁则需在外部磁场作用下才表现出磁性,一旦外部磁场消失,磁性便会减弱或消失,软铁是典型的临时磁铁材料,常用于电磁铁的铁芯。这种分类方式为不同场景下的磁性应用提供了灵活选择。电磁铁是一种特殊的临时磁铁,由铁芯和缠绕其上的导电线圈组成。当线圈通电时,电流产生的磁场使铁芯磁化,形成具有强磁性的电磁铁;断电后,磁性迅速消失。其磁性强弱可通过调节电流大小、线圈匝数或更换铁芯材质来控制,这一特性使其在工业领域大放异彩,如起重机利用电磁铁搬运钢材,磁悬浮列车通过电磁铁的排斥力实现悬浮与驱动,自动门则借助电磁铁的吸合与释放完成开关动作。
磁铁的磁路设计是优化其应用效能的关键。闭合磁路通过导磁材料将磁力线约束在预定路径中,可显著提高磁场利用率,如变压器铁芯形成的闭合磁路能减少漏磁损失;开放磁路则允许部分磁力线发散到空气中,适用于吸附、检测等场景。磁路设计需借助有限元分析软件进行仿真,通过调整磁铁尺寸、磁极排列和导磁材料布局,实现目标区域的磁场强度、均匀度等参数的精确控制。在永磁电机中,V 型、弧形等磁极排列方式能产生正弦波磁场,降低转矩脉动,提升电机运行平稳性。磁铁磁导率描述导磁能力,是设计电磁兼容设备的关键参数。
磁铁在能源领域的创新应用推动着绿色技术发展。风力发电机采用直径数米的稀土永磁体转子,替代传统励磁电机,提升发电效率 15% 以上;新能源汽车驱动电机使用高功率密度的永磁同步电机,相比异步电机降低能耗 8-10%;磁悬浮列车通过电磁铁与轨道间的排斥力实现无接触运行,摩擦阻力只为轮轨列车的 1/10。在能源存储领域,磁控电抗器利用磁铁控制铁芯饱和程度,实现电网无功功率的连续调节;磁流体发电技术则通过磁场作用使高速等离子体中的正负电荷分离,直接输出电能,虽仍处实验阶段,但展现出高效发电潜力。磁铁表面镀层(如镍、锌)可防止氧化,钕铁硼需镀层以应对潮湿环境腐蚀。上海磁铁工程技术
磁铁能产生磁场,吸引铁磁性物质,其两极性行为由内部磁畴有序排列决定。北京有色金属磁铁
电磁铁是利用 “电流的磁效应”制成的可控制磁体,其磁性可通过通断电流、调节电流大小实现精确控制。典型的电磁铁结构由三部分组成:铁芯、线圈和电源。铁芯通常由软磁材料(如硅钢片、纯铁)制成,因其磁导率高,可明显增强线圈通电后产生的磁场;线圈则由漆包线(铜导线或铝导线)绕制而成,线圈匝数越多、电流越大,产生的磁场越强(遵循安培环路定理:∮H・dl = I);电源则为线圈提供稳定的电流,可通过直流电源或交流电源驱动(交流电磁铁需考虑涡流损耗,通常采用叠片铁芯)。与永磁体相比,电磁铁的优势在于磁性可控性强,例如工业用电磁起重机可通过通电吸起钢铁材料,断电后释放;电磁继电器则通过小电流控制线圈磁性,实现对大电流电路的通断控制,大多用于自动化控制领域。北京有色金属磁铁