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現今愈來愈多產品使用到磁鐵，因此在設計階段即遇到需要對磁鐵做分析的情況，例如：選擇磁鐵材料、分析磁鐵的擺放位置以及磁吸力……等等。這類與磁場分析相關的題目，可以使用軟體如Altair Flux，在匯入cad圖設定好材料特性之後，使用有限元素分析方法求解。
本篇專欄將會先簡單介紹關於磁性材料的特性、硬磁性與軟磁性的分類方法，以及簡要說明描述磁特性的公式，最後以有限元素分析軟體Flux為例，說明進行有限元素分析時，如何根據手邊有的磁鐵datasheet在軟體中做材料設定。
Br 剩磁(Remanence)：代表一個磁鐵能夠釋放的磁場。當磁鐵受到外部磁場的影響磁化至飽和，接著移除外磁場後，磁鐵內部剩餘的磁極化大小(Magnetic polarization)，因此被稱為剩磁。
Hcb 矯頑磁力/抗磁化力：代表磁鐵承受外部磁場的能力。當磁鐵經過磁化達到磁飽和後，通入一個與極化方向相反的磁場，能夠使通過磁鐵的磁通密度(flux density)下降至0即是矯頑磁力。因此，矯頑磁力數值低，就代表該磁鐵容易因外部磁場影響失去磁力。
Hcj 內稟矯頑力：代表一個磁鐵材料內部抵抗退磁的能力，與磁鐵的形狀大小無關。定義上指能夠讓磁鐵的磁極化(Magnetic polarization)降低至0的磁場大小。
BHmax最大磁能積：最大磁能積是一個磁性材料在磁路中能夠提供的最大能量。藉由這個特性能夠判斷磁鐵的性能，是一種磁鐵能量密度的指標。
硬磁性材料(Hard magnetic)：矯頑磁力大，不易受到外部磁場的影響而改變磁化方向的材料。例如：各類型的永久磁鐵(銣鐵硼、鋁鎳鈷、釤鈷磁鐵等等，稍後主要會針對這類硬磁性材料(永久磁鐵)做介紹。
軟磁性材料(Soft Magnetic)：矯頑磁力小，容易受到外部磁場的影響改變磁化方向的材料。例如：鐵針可以藉由跟磁鐵摩擦後產生磁性，但將磁鐵收走放置一陣子後，鐵針的磁性會漸漸消失。
如果我們假設永久磁鐵材料的H與B是線性的關係，如同圖1中的紅色斜直線，磁場與磁通密度的變化量有以下的關係：
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(1) |
其中，m被稱作是磁導率(permeability)。在不同的介質中傳遞時，會有不同的相對磁導率mr。磁導率與相對磁導率的關係為：
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(2) |
分母的m0代表在真空中的導磁率。因此，圖1的磁鐵材料特性曲線中的紅色斜直線，我們可以用這個公式來描述：
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(3) |
公式中的m0是真空磁導率 ，數值為 4p*10^(-7) N·A−2。
因此，在有限元素分析中，除了真空導磁率之外，我們至少要給與兩個參數，才足以描述磁鐵材料的磁特性。
圖1. 磁鐵datasheet的B-H曲線與對應的磁特性參數關係[1]
【 以Altair Flux為例，如何在有限元素分析中設定永久磁鐵的材料磁特性？ 】
圖2是在Flux建立材料時會跳出的視窗，其中一個欄位寫著B(H)，也就是代表B-H曲線或是磁滯曲線，是用來描述材料的磁特性。而建立的材料是磁鐵時，一般使用的模式為Linear magnet described by the Br module，假設磁鐵B-H曲線是線性的，也剛好可以對應圖1中的紅色斜直線。
因此，藉由查詢磁鐵的datasheet可以得到磁鐵的Br與Hcb。接著再使用前面提到的公式(3)，經過計算就可以得到相對導磁率mr。最後在視窗中對應的欄位內填入Br (Remanent flux density(T))，以及mr (Relative permeability)數值，即可完成磁鐵材料的磁特性設定。後續再設定磁鐵的充磁方向，就能夠在有限元素分析軟體中進行磁鐵的磁場分析了。
圖2. Flux磁鐵材料設定視窗
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