Kako čas in temperatura vplivata na stabilnost trajnih magnetov

Sposobnost trajnega magneta, da podpira zunanje magnetno polje, je posledica kristalne anizotropije v magnetnem materialu, ki "zaklene" majhne magnetne domene na mestu.Ko je vzpostavljena začetna magnetizacija, ti položaji ostanejo enaki, dokler se ne uporabi sila, ki presega zaklenjeno magnetno domeno, in energija, potrebna za motenje magnetnega polja, ki ga proizvaja trajni magnet, se razlikuje za vsak material.Trajni magneti lahko ustvarijo izjemno visoko koercitivnost (Hcj), pri čemer ohranijo poravnavo domene v prisotnosti močnih zunanjih magnetnih polj.

Stabilnost lahko opišemo kot ponavljajoče se magnetne lastnosti materiala pod določenimi pogoji v življenjski dobi magneta.Dejavniki, ki vplivajo na stabilnost magneta, vključujejo čas, temperaturo, spremembe upora, neugodna magnetna polja, sevanje, udarce, stres in vibracije.

Čas malo vpliva na sodobne trajne magnete, za katere so študije pokazale, da se spremenijo takoj po magnetizaciji.Te spremembe, znane kot "magnetno lezenje", se pojavijo, ko na manj stabilne magnetne domene vplivajo nihanja toplotne ali magnetne energije, tudi v toplotno stabilnih okoljih.Ta variacija se zmanjšuje, ko se zmanjšuje število nestabilnih regij.

Magneti redkih zemelj verjetno ne bodo doživeli tega učinka zaradi svoje izjemno visoke koercitivnosti.Primerjalna študija daljšega časa v primerjavi z magnetnim tokom kaže, da na novo magnetizirani trajni magneti sčasoma izgubijo majhno količino magnetnega toka.Za več kot 100.000 ur je izguba materiala samarij kobalt v bistvu nič, medtem ko je izguba materiala Alnico z nizko prepustnostjo manjša od 3 %.

Temperaturni učinki spadajo v tri kategorije: reverzibilne izgube, nepopravljive izgube, ki jih je mogoče povrniti, ter nepopravljive in nepopravljive izgube.

Reverzibilne izgube: To so izgube, ki se obnovijo, ko se magnet vrne na prvotno temperaturo, stabilizacija trajnega magneta ne more odpraviti reverzibilnih izgub.Reverzibilne izgube so opisane z reverzibilnim temperaturnim koeficientom (Tc), kot je prikazano v spodnji tabeli.Tc je izražen kot odstotek na stopinjo Celzija, te številke se razlikujejo glede na določeno stopnjo vsakega materiala, vendar so reprezentativne za razred materiala kot celoto.To je zato, ker sta temperaturna koeficienta Br in Hcj bistveno drugačna, zato bo imela krivulja razmagnetenja "prevojno točko" pri visoki temperaturi.

Nepopravljive, vendar nadomestljive izgube: te izgube so opredeljene kot delna razmagnetizacija magneta zaradi izpostavljenosti visokim ali nizkim temperaturam, te izgube je mogoče nadomestiti le s ponovnim magnetiziranjem, magnetizem se ne more obnoviti, ko se temperatura vrne na prvotno vrednost.Te izgube nastanejo, ko je delovna točka magneta pod prevojno točko krivulje razmagnetenja.Učinkovita konstrukcija trajnega magneta mora imeti magnetno vezje, v katerem magnet deluje s prepustnostjo, ki je višja od prevojne točke krivulje razmagnetenja pri pričakovani visoki temperaturi, kar bo preprečilo spremembe delovanja pri visoki temperaturi.

Nepopravljiva nepopravljiva izguba: Magneti, izpostavljeni izjemno visokim temperaturam, so podvrženi metalurškim spremembam, ki jih ni mogoče obnoviti s ponovnim magnetiziranjem.Naslednja tabela prikazuje kritično temperaturo za različne materiale, kjer je: Tcuriejeva temperatura Curie, pri kateri je osnovni magnetni moment naključno izbran in material razmagneten;Tmax je najvišja praktična delovna temperatura primarnega materiala v splošni kategoriji.

Magneti so temperaturno stabilni z delno razmagnetenjem magnetov, tako da so nadzorovano izpostavljeni visokim temperaturam.Rahlo zmanjšanje gostote pretoka izboljša stabilnost magneta, saj manj orientirane domene prve izgubijo svojo orientacijo.Takšni stabilni magneti bodo imeli konstanten magnetni tok, če bodo izpostavljeni enakim ali nižjim temperaturam.Poleg tega bo stabilna serija magnetov pokazala nižjo variacijo pretoka v primerjavi med seboj, saj bo vrh zvonaste krivulje z značilnostmi običajne variacije bližje vrednosti pretoka serije.


Čas objave: 7. julij 2022