材料技术篇
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我们身边的稀土永磁材料
日期:2015-09-08

钕铁硼永磁材料的一大特点是其具有较高的储能功能和储能稳定性,这两种系能可以分别参照其基本参数中的剩余磁化强度(Mr)和矫顽力(Hc)来度量,如图.1磁性材料的磁滞回线所示。永磁体在被充磁后将在其内部及周围储存能量,通过巧妙设计,可以实现能量的定向、准确的转化,从而满足我们的各种需求。

 

图.1 磁性材料的磁滞回线

 

随着智能产品不断走入我们的生活,钕铁硼永磁体的体积小、储能强等优点有了充分的发挥空间。本文列举了钕铁硼磁体在扬声器/耳机和一种磁球玩具中的应用。

扬声器/耳机

按照工作原理一般可以将扬声器氛围动圈式、动铁式、平板式、静电式四类。而其中市面上最常见的换能原理即为动圈式。

动圈式扬声器的历史悠久。并且因为其超广泛的使用范围,目前这种技术已经非常的成熟。其原理(如图.2所示)就是扬声器中有一个高强度的永磁体不断放出磁力,周围遍布着磁感线,同时一个缠绕线圈隔空依附在一个圆环状振膜上,线圈穿过钕铁硼永磁体,当外界给线圈通过电流,根据法拉利定律线圈产生磁力,与原磁场相互排斥或者吸引而产生震动,因其依附于环形振膜,所以带动振膜震动从而发出声音[1]。而这种原理常见是因为其成本低、效率高、耐用、稳定性好;而使用时其优点在于频响范围大并且能够承受大电流的输入也不会出现损坏[2]。在市面上常见的耳机以及扬声器90%以上产品都采用动圈式的原理。

 

图.2 动圈式扬声器的工作原理示意图

 

动圈式耳机在声音方面优点就是自然细腻,并且对于低频的表现尤为出色,对于营造音乐整体的氛围和包围感有非常出色的表现,但是普及率如此高的动圈式单元也并不是十全十美,比如其高频的表现很难调教出优秀的透明度,并且动圈式耳机因为需要与外界空气环境接触才能保证其工作状态的正常,所以不论何种佩戴方式,都并不能很好的保证其隔音效果。

钕铁硼“巴基球”玩具

自2009年开始,钕铁硼磁体的小球也经常用作教学玩具和减压玩具,即巴基球(buckyball,原意为C60,一种由碳原子组成的中空笼形碳单质结构)。巴基球是简单的将充磁的球拼接起来以获得各种创意造型的玩具。但由于其储能能力过强,一度被美国政府限制生产。在2013年国际磁体消费者组织(International Consumer Magnets Association, ICMA)制定了相应法规和标准已规范这种“高储能材料玩具”。由于该产品误食会导致肠壁受损,这样其尤其易对儿童造成一定程度的伤害,后生产厂商将产品的目标客户转向办公一族,作为减压玩具重新投向市场。图.3所示为网友摆出的各种“磁球”玩具拼接出的形状[3、4]。现我国电商网页上也出现了这种玩具。

 

 

图.3巴基球拼接成的各种形状图

 

参考文献

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Loudspeaker

[2] http://sound.zol.com.cn/383/3830628.html

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet_toys