永磁体温度稳定性：剩磁、矫顽力及可逆系数详解
永磁体通常作为磁场源，在特定空间内提供稳定的磁场。对于精密仪器仪表和磁性器件而言，磁体磁场的稳定性极为关键，它直接决定了仪器
的精度和可靠性。
然而，当外界条件发生变化，如温度、时间、电磁场、机械振动或冲击、射线、化学作用等，磁体的性能可能会受到影响。这种影响主要体现
在两个方面：一是磁畴结构变化引起的磁性能变化，即磁时效，这种变化是可逆的，当磁体重新磁化或充磁时，其性能大多可以恢复；二是磁
体显微组织变化引起的磁性能变化，即组织时效，这种变化是不可逆的，即使重新磁化或充磁，磁体性能也无法恢复。
磁体的稳定性涵盖了温度稳定性、时间稳定性、振动与冲击稳定性、电磁场稳定性以及化学稳定性等多个方面。通常通过磁体性能参数的变化
量来描述其稳定性，例如，温度每升高1℃时剩磁的变化百分比，或室温条件下磁体剩磁每年的衰减量。
不同使用环境对磁体的性能稳定性要求也各不相同。例如，航天器上使用的磁体需要在振动和冲击条件下保持稳定，同时还要在射线、温度和
时间变化的环境中保持性能；在酸碱环境或湿度较大的环境中（如湿热、盐雾等）工作的磁体，则需要具备良好的化学稳定性；而在温度变化
较大的工作环境中，磁体的温度稳定性则成为重点关注对象。
01永磁体的温度稳定性
在应用实际中，由永磁材料制成的设备通常无法在恒定温度下运行，而环境温度的变化会对磁体的磁性能产生直接影响。为了确保设备在温度
变化时仍能正常工作，设计磁路时必须考虑磁体磁性能随温度变化的具体情况。
为了定量描述温度对磁体性能的影响，人们引入了一些与温度相关的稳定性参数。这些参数包括剩磁温度系数（αBr）、内禀矫顽力温度系数
（αHcJ）、开路磁通密度的可逆损失（Lrev）和不可逆损失（Lirr）、开路磁通密度的可逆温度系数、耐热温度或最高连续工作温度（Tm）等。
其中，剩磁温度系数和内禀矫顽力温度系数是商用永磁体必须提供的关键性能指标。
02剩磁温度系数和内禀矫顽力温度系数
温度系数本质上是物理量随温度变化的相对变化率。在从参考温度T0到某个高温T的温度区间内，剩磁温度系数和内禀矫顽力温度系数的定义如
下，单位为%/℃：
其中，Br(T)和Br(T0)分别表示在温度T和参考温度T0下的剩磁值（HcJ同理）。通常，参考温度T0选择
为室温或20℃，而高温T的具体数值则根据使
用环境由供需双方协商确定。如果αBr为正值，表示剩磁随温度升高而增加；如果为负值，则表示剩磁随温度升高而降低。
03可逆温度系数
在实际应用中，永磁体多处于带有气隙的开路状态，此时开路剩磁（或称开路磁通）随温度变化的特性更具实际意义。当环境温度从室温T₀上升
至某一给定温度T₁时，开路磁通会从B(T₀)下降到B(T₁)。若温度随后重新回到室温T₀，开路磁通通常会恢复到一个略低于初始值B(T₀)的新值B'(T₀)。
实验表明，当温度在T₀和T₁之间反复变化且温差ΔT不是特别大时，磁通的变化是线性且可逆的。
<可逆磁通损失和不可逆磁通损失>
在整个升温过程中，从室温到高温的总磁通损失可以表示为hₜ=(B(T₁)-B(T₀))/B(T₀)×100%。这一总损失可以进一步分解为两部分：可逆磁通损失
hₙ=(B(T₁)-B'(T₀))/B'(T₀)×100%和不可逆磁通损失hₗ=(B'(T₀)-B(T₀))/B(T₀)×100%。从线性可逆的PB'(T₀)线可以看出，当温度在T₀到T₁范围内变化时，磁通
的变化是线性的。开路磁通的平均可逆损失可以通过可逆温度系数α来表示。
在温度系数这一概念中，需要特别注意区分温度系数、可逆温度系数和不可逆温度系数这几个细分概念之间的差异。通过老化处理可以显著降低
总磁通损失hₜ、不可逆磁通损失hₗ、可逆磁通损失hₙ以及可逆温度系数α。在使用或测试永磁体之前进行老化处理（在特定温度下加热一段时间），
可以消除磁体中不稳定的组织结构。老化处理的具体温度和时间需要根据磁体的类型和用途等因素来确定。可逆温度系数αB(T)或剩磁温度系数
αBr(T)主要取决于材料的内在磁性。通过添加一些特定元素，可以改变磁性主相的饱和磁化强度与温度的关系，从而改变磁体的温度系数。例如，
在钕铁硼磁体中，用部分钴（Co）替代铁（Fe），可以显著提高主相的居里温度；用镝（Dy）替代部分钕（Nd），也可以改善αB(T)的性能。
