Hvordan tid og temperatur påvirker stabiliteten til permanente magneter

Evnen til en permanent magnet til å støtte et eksternt magnetfelt skyldes krystallanisotropi i det magnetiske materialet som "låser" små magnetiske domener på plass.Når den første magnetiseringen er etablert, forblir disse posisjonene de samme inntil en kraft som overstiger det låste magnetiske domenet påføres, og energien som kreves for å forstyrre magnetfeltet produsert av permanentmagneten varierer for hvert materiale.Permanente magneter kan generere ekstremt høy koersivitet (Hcj), og opprettholde domenejustering i nærvær av høye eksterne magnetiske felt.

Stabilitet kan beskrives som de repeterende magnetiske egenskapene til et materiale under spesifiserte forhold over magnetens levetid.Faktorer som påvirker magnetens stabilitet inkluderer tid, temperatur, endringer i motvilje, uønskede magnetiske felt, stråling, sjokk, stress og vibrasjoner.

Tid har liten effekt på moderne permanente magneter, som studier har vist endring umiddelbart etter magnetisering.Disse endringene, kjent som "magnetisk kryp", oppstår når mindre stabile magnetiske domener påvirkes av termiske eller magnetiske energisvingninger, selv i termisk stabile miljøer.Denne variasjonen avtar etter hvert som antallet ustabile regioner avtar.

Sjeldne jordmagneter vil neppe oppleve denne effekten på grunn av deres ekstremt høye tvangsevne.En sammenlignende studie av lengre tid versus magnetisk fluks viser at nylig magnetiserte permanentmagneter mister en liten mengde magnetisk fluks over tid.I mer enn 100 000 timer er tapet av samarium-koboltmateriale i utgangspunktet null, mens tapet av lavpermeabilitet Alnico-materiale er mindre enn 3%.

Temperatureffekter faller inn i tre kategorier: reversible tap, irreversible men utvinnbare tap og irreversible og irreversible tap.

Reversible tap: Dette er tapene som gjenopprettes når magneten går tilbake til sin opprinnelige temperatur, permanent magnetstabilisering kan ikke fjerne reversible tap.Reversible tap er beskrevet av den reversible temperaturkoeffisienten (Tc), som vist i tabellen nedenfor.Tc er uttrykt som en prosentandel per grad Celsius, disse tallene varierer med den spesifikke karakteren til hvert materiale, men er representative for materialklassen som helhet.Dette er fordi temperaturkoeffisientene til Br og Hcj er betydelig forskjellige, så avmagnetiseringskurven vil ha et "bøyepunkt" ved høy temperatur.

Irreversible, men utvinnbare tap: Disse tapene er definert som delvis avmagnetisering av en magnet på grunn av eksponering for høye eller lave temperaturer, disse tapene kan kun gjenvinnes ved re-magnetisering, magnetismen kan ikke gjenopprettes når temperaturen går tilbake til sin opprinnelige verdi.Disse tapene oppstår når driftspunktet til magneten er under infleksjonspunktet til avmagnetiseringskurven.En effektiv permanentmagnetdesign bør ha en magnetisk krets der magneten opererer med en permeabilitet som er høyere enn infleksjonspunktet til demagnetiseringskurven ved forventet høy temperatur, noe som vil forhindre ytelsesendringer ved høy temperatur.

Irreversibelt uopprettelig tap: Magneter som utsettes for ekstremt høye temperaturer gjennomgår metallurgiske endringer som ikke kan gjenvinnes ved remagnetisering.Følgende tabell viser den kritiske temperaturen for ulike materialer, der: Tcurie er Curie-temperaturen der det fundamentale magnetiske momentet er randomisert og materialet avmagnetiseres;Tmax er den maksimale praktiske driftstemperaturen for primærmaterialet i den generelle kategorien.

Magnetene gjøres temperaturstabile ved å delvis avmagnetisere magnetene ved å utsette dem for høye temperaturer på en kontrollert måte.Den lette reduksjonen i flukstetthet forbedrer stabiliteten til magneten, siden de mindre orienterte domenene er de første som mister orienteringen.Slike stabile magneter vil vise konstant magnetisk fluks når de utsettes for like eller lavere temperaturer.I tillegg vil en stabil gruppe magneter vise lavere fluksvariasjon sammenlignet med hverandre, siden toppen av klokkekurven med normale variasjonsegenskaper vil være nærmere batchens fluksverdi.


Innleggstid: Jul-07-2022