[发明专利]锰铁基磁复合材料及其设计方法、制造方法

权利要求书

1.一种锰铁基磁复合材料的设计方法，该锰铁基磁复合材料由若干层锰铁基磁性材料形成；其特征在于，该设计方法包括如下步骤：

步骤1、建立锰铁基磁复合材料的磁熵与等温磁熵变分别与应用磁场强度、温度、若干层锰铁基磁性材料的摩尔比的关系式：

步骤2、建立下述方程以将若干层锰铁基磁性材料进行复合优化：

步骤3、将式(3)和式(4)合并为矩阵方程以计算出每层锰铁基磁性材料占全部锰铁基磁性材料的摩尔比z_k；

上述式(1)～(4)中，z_k为每层锰铁基磁性材料占全部锰铁基磁性材料的摩尔比；H为应用磁场强度，单位为T；ΔH为应用磁场强度变化值；T表示温度，单位为K；S_k和ΔS_k分别为每层锰铁基磁性材料的磁熵和等温磁熵变，单位均为J/(kg·K)；S_c和ΔS_c分别为锰铁基磁复合材料的磁熵和磁熵变，单位均为J/(kg·K)；k为锰铁基磁性材料的层数变量，其取值为大于等于1且小于等于n的自然数；n表示锰铁基磁性材料的总层数，n为大于等于3的自然数；T_m为每层锰铁基磁性材料的居里温度，单位为K；j表示不同居里温度不同锰铁基磁性材料的种类，其取值为大于等于1且小于等于n-1的自然数。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于：

磁熵S_k根据公式(5)得到：

等温磁熵变ΔS_k根据公式(6)得到：

其中，S为磁熵，单位为J/(kg·K)；T为温度，单位为K；C_H为磁比热，单位为J/(kg·K)；H为应用磁场强度，单位为T；M为磁化强度，单位为A/m；μ₀为真空磁导率。

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，n＝3。

4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，该锰铁基磁复合材料由第一层锰铁基磁性材料、第二层锰铁基磁性材料和第三层锰铁基磁性材料形成；该设计方法包括如下步骤：

步骤1、建立锰铁基磁复合材料的磁熵与等温磁熵变分别与应用磁场强度、温度、三层锰铁基磁性材料的摩尔比的关系式：

步骤2、建立下述方程以将三层锰铁基磁性材料进行复合优化：

步骤3、将式(3’)和式(4’)合并为矩阵方程以计算出每层锰铁基磁性材料占全部锰铁基磁性材料的摩尔比z_k；

上述式(1’)～(4’)中，z_k为每层锰铁基磁性材料占全部锰铁基磁性材料的摩尔比；H为应用磁场强度；ΔH为应用磁场强度变化值；T表示温度，单位为K；S_k和ΔS_k分别为每层锰铁基磁性材料的磁熵和等温磁熵变，单位均为J/(kg·K)；S_c和ΔS_c分别为锰铁基磁复合材料的磁熵和磁熵变，单位均为J/(kg·K)；k为锰铁基磁性材料的层数变量，其取值为1和2和3；T_m为每层锰铁基磁性材料的转换温度，单位为K；j表示不同居里温度不同锰铁基磁性材料的种类，其取值为1和2。

5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，将(3’)和式(4’)合并为如下矩阵方程进行计算：

式中：

分别为第一层锰铁基磁性材料、第二层锰铁基磁性材料和第三层锰铁基磁性材料的居里温度，单位为K；ΔH代表磁场变化；ΔS₁、ΔS₂和ΔS₃分别为第一层锰铁基磁性材料、第二层锰铁基磁性材料和第三层锰铁基磁性材料在不同居里温度下的磁熵变；a′、b′、c′、d′、e′和f′分别代表不同居里温度下的磁熵变。