基于形状各向异性的永磁体微磁学

在寻找无稀土永磁体的过程中，人们正在探索各种与形状各向异性相关的思路。在本工作中，我们利用微磁模拟评估了形状贡献对反转稳定性的极限。在第一系列测试中，我们将单相长球体的纵横比从 1 改变为 16。我们从半径为交换长度 $L_{\mathrm{ex}}$ 的 $4.3$ 倍的球体开始，在修改纵横比时保持总磁体积不变。对于磁晶各向异性为零的铁磁体，最大矫顽场可达磁化强度 $M_{\mathrm{s}}$ 的 $0.5$ 倍。因此，在具有中等单轴磁晶各向异性的材料中，添加形状各向异性甚至可使矫顽场加倍。有趣的是，由于非均匀磁化反转，当纵横比大于 5 时，矫顽场并无显著增加。在圆柱体中也观察到了类似的最大纵横比极限。矫顽场取决于线径。通过将线径从 $8.7 L_{\mathrm{ex}}$ 减小到 $2.2 L_{\mathrm{ex}}$，矫顽场增加了 40%。在圆柱体中，反向磁畴的形核始于末端的角部。平滑边缘可将矫顽场提高约 10%。在进一步的模拟中，我们将软磁圆柱体压缩成类块体排列。错位和静磁相互作用导致棒体的开关场出现 $0.1 M_{\mathrm{s}}$ 的离散。通过比较为孤立棒体计算的体积平均磁滞回线与为相互作用棒体计算的磁滞回线，我们得出结论：静磁相互作用使矫顽场降低了高达 20%。