积永磁体的磁能积及应用

由经典理论给出的永磁体磁能为：永磁体单位体积能在永磁体外空间存储的能量W（J/m³）是

式中 B——永磁体的磁感应强度，单位为T或Gs；

H——永磁体的磁场强度，单位为A/m。

BH的乘积通常被称作永磁体的磁能积，即永磁体的磁能积为

W=BH （3-5）

永磁体的最大磁能积，其存储的能量也最大。永磁体的最大磁能积用符号（BH）_max表示，其单位为kJ/m³。

永磁体的磁能是永磁体所具有的磁能量，它与经典理论给出的永磁体的磁能积是永磁体磁能的两种不同方式的表述。永磁体磁能的计算来源于经典理论的理想螺线管的自感能量计算。

经典理论假定理想螺线管无限长，管内磁介质的磁导率为μ，螺线管单位长度的匝数为N，通过螺线管的电流为I，则螺线管的自感能量即为磁能，由下式表示：

式中 W——螺线管的自感能量即磁能；

L——螺线管的自感系数，公式为

式中 N——螺线管单位长度的线圈匝数；

S——螺线管内的截面积；(www.xing528.com)

l——螺线管的长度。

当螺线管通以电流I时，其磁感应强度B为

将式（3-7）及式（3-8）代入式（3-6），得

式（3-9）中的Sl正是螺线管内的磁介质的体积，即V=Sl。如果螺线管内的磁介质是铁磁质，则铁磁质在通电螺线管内被磁化成永磁体，其磁能量为

永磁体的磁能密度为

式（3-1）中B=μH，代入式（3-11）得

所以永磁体的磁能积和永磁体的磁能只是永磁体磁能量的两种表述。

对于螺线管自感能量来表达，无可争议。但对于永磁体的磁能用来表达是不确切的，笔者不敢苟同。笔者经30余年对永磁体的研究、实验证明，永磁体的磁能并不完全是体积能，也就是说永磁体的磁能不是永磁体体积的一次线性函数。笔者经过对各种形状不同、材质不同的永磁体研究证明，永磁体的磁能与两极面积S和两极面之间的距离h_m有关。当永磁体两极面积S确定后，增加两极面之间的距离达到一定数值后，永磁体极面上的磁感应强度不再增加。

目前，描述永磁体磁能的参数是磁能积，用（BH）mkJ/m³来表示也欠妥，其一是到目前为止尚做不出来1m³体积的永磁体，这个参数是由小块永磁体测定后扩展到1m³的结果，这不符合永磁体的性质；其二是永磁体的磁能不是其体积的一次线性函数，永磁体的磁能在一定范围内是其极面积S和两极面距离h_m的函数。实际测定，永磁体随着体积的变化其磁能的变化并不遵循这一数学模型。

由于永磁体的磁能在一定范围内是极面积S和两极面距离h_m的函数，所以永磁体的相似形原理只能在某一定范围内适用，并不像泵类只要比转速相同就可以将各部件放大尺寸提高流量的相似形原理那样令人满意。

关于永磁体磁能不遵循或这一数学模型的实验数据证明在本章第二节“永磁体的特殊性能”中给出。