Kako vrijeme i temperatura utiču na stabilnost trajnih magneta

Sposobnost trajnog magneta da podrži vanjsko magnetsko polje je posljedica kristalne anizotropije unutar magnetskog materijala koji "zaključava" male magnetne domene na mjestu.Jednom kada se uspostavi početna magnetizacija, ovi položaji ostaju isti sve dok se ne primeni sila koja premašuje zaključani magnetni domen, a energija potrebna da interferira sa magnetnim poljem koje proizvodi permanentni magnet varira za svaki materijal.Trajni magneti mogu generirati izuzetno visoku koercitivnost (Hcj), održavajući poravnanje domena u prisustvu visokih vanjskih magnetnih polja.

Stabilnost se može opisati kao ponavljajuća magnetna svojstva materijala pod određenim uslovima tokom životnog veka magneta.Faktori koji utječu na stabilnost magneta uključuju vrijeme, temperaturu, promjene u reluktanciji, štetna magnetna polja, zračenje, udar, stres i vibracije.

Vrijeme ima mali utjecaj na moderne trajne magnete, za koje su studije pokazale da se mijenjaju odmah nakon magnetizacije.Ove promjene, poznate kao "magnetno puzanje", nastaju kada su fluktuacije toplinske ili magnetske energije pod utjecajem manje stabilnih magnetskih domena, čak iu termički stabilnim okruženjima.Ova varijacija se smanjuje kako se smanjuje broj nestabilnih regija.

Malo je vjerovatno da će magneti rijetkih zemalja doživjeti ovaj efekat zbog njihove izuzetno visoke koercitivnosti.Komparativna studija dužeg vremena u odnosu na magnetni fluks pokazuje da novo magnetizirani permanentni magneti gube malu količinu magnetnog fluksa tokom vremena.Za više od 100.000 sati, gubitak materijala samarijum kobalta je u osnovi nula, dok je gubitak Alnico materijala niske propusnosti manji od 3%.

Temperaturni efekti dijele se u tri kategorije: reverzibilni gubici, nepovratni, ali nadoknadivi gubici i nepovratni i nenadoknadivi gubici.

Reverzibilni gubici: To su gubici koji se obnavljaju kada se magnet vrati na svoju prvobitnu temperaturu, stabilizacija permanentnog magneta ne može ukloniti reverzibilne gubitke.Reverzibilni gubici su opisani reverzibilnim temperaturnim koeficijentom (Tc), kao što je prikazano u tabeli ispod.Tc je izražen kao postotak po stepenu Celzijusa, ovi brojevi variraju u zavisnosti od specifične klase svakog materijala, ali su reprezentativni za klasu materijala u cjelini.To je zato što su temperaturni koeficijenti Br i Hcj značajno različiti, pa će kriva demagnetizacije imati „tačku pregiba“ na visokoj temperaturi.

Nepovratni, ali nadoknadivi gubici: Ovi gubici se definiraju kao djelomična demagnetizacija magneta zbog izlaganja visokim ili niskim temperaturama, ovi gubici se mogu nadoknaditi samo ponovnom magnetizacijom, magnetizam se ne može oporaviti kada se temperatura vrati na prvobitnu vrijednost.Ovi gubici nastaju kada je radna tačka magneta ispod tačke savijanja krive demagnetizacije.Efikasan dizajn permanentnog magneta treba da ima magnetno kolo u kojem magnet radi sa propusnošću većom od tačke pregiba krivulje demagnetizacije na očekivanoj visokoj temperaturi, što će sprečiti promene performansi na visokoj temperaturi.

Nepovratni nenadoknadivi gubitak: Magneti izloženi ekstremno visokim temperaturama prolaze kroz metalurške promjene koje se ne mogu povratiti remagnetizacijom.Sljedeća tabela prikazuje kritičnu temperaturu za različite materijale, gdje je: Tcurie Curie temperatura pri kojoj je osnovni magnetni moment nasumičan i materijal demagnetiziran;Tmax je maksimalna praktična radna temperatura primarnog materijala u opštoj kategoriji.

Magneti su temperaturno stabilni djelomično demagnetiziranjem magneta izlaganjem visokim temperaturama na kontroliran način.Lagano smanjenje gustine fluksa poboljšava stabilnost magneta, jer manje orijentisani domeni prvi gube svoju orijentaciju.Takvi stabilni magneti će pokazivati ​​konstantan magnetni tok kada su izloženi jednakim ili nižim temperaturama.Dodatno, stabilna serija magneta će pokazivati ​​manju varijaciju fluksa u poređenju sa drugim, budući da će vrh zvonaste krive sa normalnim karakteristikama varijacije biti bliži vrijednosti fluksa serije.


Vrijeme objave: Jul-07-2022