(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210610250.1 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 申请人 苏州航大新材 料科技有限公司 (72)发明人 张天丽　刘子衡　蒋成保　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 专利代理师 安丽　邓治平 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种预测永磁体磁性随服役时间变化的方 法 (57)摘要 本发明涉及一种预测永磁体磁性随服役时 间变化的方法， 通过对永磁体进行磁粘滞实验与 回复曲线实验， 得到永磁体的不可逆磁化率与热 涨落场， 二者作为材料属性代入磁本构方程， 结 合初值条件假设和微分方程数值计算方法， 实现 对具有不同退磁因子的永磁体在一定温度和磁 场环境中服役的退磁预测， 本发 明利用材料内在 属性， 对永磁材料具有普适性， 为校核永磁体服 役中的退磁风险， 预测永磁体寿命提供了可行的 方案。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114925535 A 2022.08.19 CN 114925535 A 1.一种预测永磁 体磁性随服役时间变化的方法， 其特 征在于， 所述方法包括如下步骤： (1)测量目标永磁体的回复曲线和磁粘滞 曲线， 得到不同磁化强度对应的不可逆磁化 率、 磁粘滞系数和热涨 落场数据， 并对所述数据进行平 滑和拟合预处 理； (2)将步骤(1)中预处理后不可逆磁化率、 磁粘滞系数和热涨落场数据以插值法代入修 正后的磁本构模型， 得到针对目标永磁体磁性 随时间变化模型； 所述修正后的磁本构模型 以退磁因子修正系数对磁本构模型进 行修正， 并考虑了总磁场变化速率中的外加磁场变化 速率， 将磁本构模型推广应用到实际永磁 体服役预测中； (3)根据磁体退磁曲线确定永磁体服役初始工作点磁化强度和内部总磁场， 将步骤(1) 所得磁粘滞系数代入以反磁化能垒随场线性变化为简化条件的初始 时刻磁化强度变化速 率确定算法中， 得到初始时刻磁化 强度变化速率； 将永磁体服役初始工作点磁化强度， 初始 时刻磁化强度变化速率作为 步骤(2)中修 正后的磁本构模型初值条件； (4)采用求解微分方程数值计算方法， 基于步骤(3)的初值条件， 对步骤(2)中修正后的 磁本构模型进行求 解， 得到目标磁 体磁性随时间的变化预测。 2.根据权利要求1所述的预测永磁体磁性随服役时间变化的方法， 其特征在于： 所述 (2)中， 修 正后的磁本构模型如下： 式中， 为磁体内部总磁场变化速率， χirr(M)为磁化强度M对应的不可逆磁化率χirr， Hf(M)为磁化强度M对应的热涨落场， 为磁化强度变化速率， 为磁化强度对时间的二阶 导数， 为外加磁场变化速率， N 为退磁因子， α(M)为退磁因子修 正系数。 3.根据权利要求1所述的预测永磁体磁性随服役时间变化的方法， 其特征在于： 所述 (3)中， 以反磁化能垒随场线性变化为简化条件的初始时刻磁化强度变化速率确定算法实 现如下： 式中， Mini为初始时刻的磁化强度， 为初始时刻的磁化强度变化速率， S(Mini)和Hf (Mini)分别为初始时刻磁化强度对应的磁粘滞系数和热涨落场， Hini为初始时刻的总磁场， Hs(Mini)为磁粘滞实验中初始时刻磁化强度对应的内部总磁场。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114925535 A 2一种预测永磁体磁性随服役时间变化的方 法 技术领域 [0001]本发明属于永磁材料时间稳定性技术领域， 涉及 一种预测永磁体磁性随服役时间 变化的方法。 背景技术 [0002]永磁材料在应用过程中， 作为磁源为磁路和气隙提供磁场， 其稳定性显著影响器 件的精度和工作状态。 然而由于磁场、 温度场、 机械振动和氧化腐蚀， 永磁体在服役过程中 磁性会发生自然老化降低。 机械振动与氧化腐蚀导致的退磁可通过优化设计与电镀等手段 改善， 但是磁场与温度场引起的退磁是自发反磁化的过程， 并随着时间延 长而不断恶化， 尤 其是当退磁场接近膝点或处于高温环境中。 这类磁性能损失是不可逆的， 即便磁场和温度 降低也不能恢复， 因此永磁 体的时间稳定性是器件设计与服役中不 容忽视的因素。 [0003]永磁体的自发退磁随时间具有对数变化的规律， 称为磁后效或者磁粘滞效应， 然 而想要准确预测永磁体磁性随时间的变化依然存在困难， 目前的主要研究方法是对永磁体 进行长时间的测试， 并根据对数关系对实验数据进行拟合。 这一方法主要问题在于预测只 适用于与测试样品形状相同、 服役环 境相同的磁体， 对于其他形状、 其他服役环境的磁体需 要重新测试， 预测模 型不具有通用性； 并且长时间的实验验证成本很高， 拖长新型永磁材料 的研发与应用 周期。 [0004]与现有技术相比， 本发明给出的预测方法基于材料内在属性， 适用于不 同退磁因 子磁体， 更具有普适性； 所需周期短， 材料属 性参数的测试只需数小时， 代入模型即可得出 预测结果； 本发明方法还可考虑外加 直流磁场环境， 对复杂服役环境下 的磁体磁性衰减进 行预测， 综上本发明方法相较于现有技 术更具优势。 发明内容 [0005]本发明技术解决问题： 克服现有技术时间成本高、 预测模型不具普适性的不足， 提 供一种预测永磁体磁性 随服役时间变化的方法， 适用于不同退磁因子与直流磁场环境， 更 具有普适 性； 只对材 料磁性参数进行表征， 所需周期短。 [0006]本发明的目的是通过以下技 术方案实现的： [0007]如图1所示， 本发明的一种预测永磁体磁性随服役时间变化的方法， 包括如下步 骤： [0008](1)测量目标永磁体 的回复曲线和磁粘滞曲线， 得到不同磁化强度对应 的不可逆 磁化率、 磁粘滞系数和热涨 落场数据， 并对所述数据进行平 滑和拟合预处 理； [0009](2)将步骤(1)中预处理后不可逆磁化率、 磁粘滞系数和热涨落场数据以插值法代 入本发明提出的创新性的修正后的磁本构模型， 得到针对目标永磁体磁性随时间变化模 型； 所述修正后的磁本构模型以退磁因子修正系 数对磁本构模型进行修正， 并基于总磁场 变化速率中的外加磁场变化速率， 将磁本构模型推广应用到实际永磁 体服役预测中； [0010](3)根据磁体退磁曲线确定永磁体服役初始工作点磁化强度和内部总磁场， 将步说　明　书 1/4 页 3 CN 114925535 A 3