Hur tid och temperatur påverkar stabiliteten hos permanentmagneter

Förmågan hos en permanentmagnet att stödja ett externt magnetfält beror på kristallanisotropi i det magnetiska materialet som "låser" små magnetiska domäner på plats.När den initiala magnetiseringen väl är etablerad förblir dessa positioner desamma tills en kraft som överskrider den låsta magnetiska domänen appliceras, och energin som krävs för att störa magnetfältet som alstras av permanentmagneten varierar för varje material.Permanenta magneter kan generera extremt hög koercitivitet (Hcj), och bibehålla domäninriktningen i närvaro av höga externa magnetfält.

Stabilitet kan beskrivas som de repetitiva magnetiska egenskaperna hos ett material under specificerade förhållanden under magnetens livslängd.Faktorer som påverkar magnetens stabilitet inkluderar tid, temperatur, förändringar i reluktans, negativa magnetfält, strålning, stötar, stress och vibrationer.

Tid har liten effekt på moderna permanentmagneter, vilka studier har visat förändring omedelbart efter magnetisering.Dessa förändringar, kända som "magnetisk krypning", inträffar när mindre stabila magnetiska domäner påverkas av termiska eller magnetiska energifluktuationer, även i termiskt stabila miljöer.Denna variation minskar när antalet instabila regioner minskar.

Sällsynta jordartsmagneter kommer sannolikt inte att uppleva denna effekt på grund av deras extremt höga koercitivitet.En jämförande studie av längre tid kontra magnetiskt flöde visar att nyligen magnetiserade permanentmagneter förlorar en liten mängd magnetiskt flöde över tiden.Under mer än 100 000 timmar är förlusten av samariumkoboltmaterial i princip noll, medan förlusten av lågpermeabilitet Alnico-material är mindre än 3 %.

Temperatureffekter delas in i tre kategorier: reversibla förluster, irreversibla men återvinningsbara förluster och irreversibla och irreversibla förluster.

Reversibla förluster: Dessa är förlusterna som återhämtar sig när magneten återgår till sin ursprungliga temperatur, permanent magnetstabilisering kan inte ta bort reversibla förluster.Reversibla förluster beskrivs av den reversibla temperaturkoefficienten (Tc), som visas i tabellen nedan.Tc uttrycks i procent per grad Celsius, dessa siffror varierar med den specifika kvaliteten för varje material, men är representativa för materialklassen som helhet.Detta beror på att temperaturkoefficienterna för Br och Hcj är signifikant olika, så avmagnetiseringskurvan kommer att ha en "böjningspunkt" vid hög temperatur.

Irreversibla men återvinningsbara förluster: Dessa förluster definieras som den partiella avmagnetiseringen av en magnet på grund av exponering för höga eller låga temperaturer, dessa förluster kan endast återvinnas genom ommagnetisering, magnetismen kan inte återhämta sig när temperaturen återgår till sitt ursprungliga värde.Dessa förluster uppstår när magnetens arbetspunkt ligger under avmagnetiseringskurvans inflektionspunkt.En effektiv permanentmagnetdesign bör ha en magnetisk krets i vilken magneten arbetar med en permeabilitet som är högre än brytpunkten för avmagnetiseringskurvan vid den förväntade höga temperaturen, vilket kommer att förhindra prestandaförändringar vid hög temperatur.

Oåterkallelig oåterställbar förlust: Magneter som utsätts för extremt höga temperaturer genomgår metallurgiska förändringar som inte kan återvinnas genom ommagnetisering.Följande tabell visar den kritiska temperaturen för olika material, där: Tcurie är Curie-temperaturen vid vilken det fundamentala magnetiska momentet randomiseras och materialet avmagnetiseras;Tmax är den maximala praktiska driftstemperaturen för primärmaterialet i den allmänna kategorin.

Magneterna görs temperaturstabila genom att magneterna delvis avmagnetiseras genom att de utsätts för höga temperaturer på ett kontrollerat sätt.Den lätta minskningen av flödestätheten förbättrar magnetens stabilitet, eftersom de mindre orienterade domänerna är de första som förlorar sin orientering.Sådana stabila magneter kommer att uppvisa konstant magnetiskt flöde när de utsätts för lika eller lägre temperaturer.Dessutom kommer en stabil sats av magneter att uppvisa lägre flödesvariation jämfört med varandra, eftersom toppen av klockkurvan med normala variationsegenskaper kommer att vara närmare satsens flödesvärde.


Posttid: 2022-07-07