Hvordan tid og temperatur påvirker stabiliteten af ​​permanente magneter

En permanent magnets evne til at understøtte et eksternt magnetfelt skyldes krystalanisotropi i det magnetiske materiale, der "låser" små magnetiske domæner på plads.Når først den indledende magnetisering er etableret, forbliver disse positioner de samme, indtil der påføres en kraft, der overstiger det låste magnetiske domæne, og den energi, der kræves for at interferere med det magnetiske felt, der produceres af den permanente magnet, varierer for hvert materiale.Permanente magneter kan generere ekstrem høj koercivitet (Hcj), og opretholde domænejustering i nærvær af høje eksterne magnetiske felter.

Stabilitet kan beskrives som et materiales gentagne magnetiske egenskaber under specificerede forhold over magnetens levetid.Faktorer, der påvirker magnetens stabilitet, omfatter tid, temperatur, ændringer i modvilje, negative magnetiske felter, stråling, stød, stress og vibrationer.

Tid har ringe effekt på moderne permanente magneter, som undersøgelser har vist forandring umiddelbart efter magnetisering.Disse ændringer, kendt som "magnetisk krybning", opstår, når mindre stabile magnetiske domæner påvirkes af termiske eller magnetiske energiudsving, selv i termisk stabile miljøer.Denne variation falder, efterhånden som antallet af ustabile regioner falder.

Det er usandsynligt, at sjældne jordarters magneter oplever denne effekt på grund af deres ekstremt høje koercitivitet.En sammenlignende undersøgelse af længere tid versus magnetisk flux viser, at nyligt magnetiserede permanente magneter mister en lille mængde magnetisk flux over tid.I mere end 100.000 timer er tabet af samarium-koboltmateriale stort set nul, mens tabet af lavpermeabilitet Alnico-materiale er mindre end 3%.

Temperatureffekter falder i tre kategorier: reversible tab, irreversible, men genvindelige tab, og irreversible og irreversible tab.

Reversible tab: Dette er de tab, der genoprettes, når magneten vender tilbage til sin oprindelige temperatur, permanent magnetstabilisering kan ikke fjerne reversible tab.Reversible tab er beskrevet af den reversible temperaturkoefficient (Tc), som vist i nedenstående tabel.Tc udtrykkes som en procentdel pr. grad Celsius, disse tal varierer med den specifikke kvalitet af hvert materiale, men er repræsentative for materialeklassen som helhed.Dette skyldes, at temperaturkoefficienterne for Br og Hcj er væsentligt forskellige, så afmagnetiseringskurven vil have et "bøjningspunkt" ved høj temperatur.

Irreversible men genvindelige tab: Disse tab er defineret som den delvise afmagnetisering af en magnet på grund af udsættelse for høje eller lave temperaturer, disse tab kan kun genvindes ved re-magnetisering, magnetismen kan ikke genoprettes når temperaturen vender tilbage til sin oprindelige værdi.Disse tab opstår, når magnetens driftspunkt er under afmagnetiseringskurvens bøjningspunkt.Et effektivt permanent magnetdesign bør have et magnetisk kredsløb, hvor magneten fungerer med en permeabilitet, der er højere end bøjningspunktet for afmagnetiseringskurven ved den forventede høje temperatur, hvilket vil forhindre ydelsesændringer ved høj temperatur.

Irreversibelt uopretteligt tab: Magneter, der udsættes for ekstremt høje temperaturer, gennemgår metallurgiske ændringer, som ikke kan genvindes ved remagnetisering.Følgende tabel viser den kritiske temperatur for forskellige materialer, hvor: Tcurie er Curie-temperaturen, ved hvilken det fundamentale magnetiske moment er randomiseret og materialet afmagnetiseret;Tmax er den maksimale praktiske driftstemperatur for det primære materiale i den generelle kategori.

Magneterne gøres temperaturstabile ved delvis at afmagnetisere magneterne ved at udsætte dem for høje temperaturer på en kontrolleret måde.Det lille fald i fluxtæthed forbedrer magnetens stabilitet, da de mindre orienterede domæner er de første til at miste deres orientering.Sådanne stabile magneter vil udvise konstant magnetisk flux, når de udsættes for samme eller lavere temperaturer.Derudover vil en stabil batch af magneter udvise lavere fluxvariation sammenlignet med hinanden, da toppen af ​​klokkekurven med normale variationskarakteristika vil være tættere på batchens fluxværdi.


Indlægstid: Jul-07-2022