By
Постоянные магниты известны своей способностью сохранять магнетизм в течение длительного периода времени. Их можно найти в различных формах, включая природные магниты, такие как магнетит, и искусственные магниты, такие как сплавы алнико. Однако важно знать о факторах, которые могут привести к частичной или полной потере магнитного поля постоянного магнита, поскольку это может иметь негативные последствия для его предполагаемого использования. приложению.
Понимание процесса размагничивания и его механизмов имеет решающее значение. Существуют определенные физические условия, которые необходимо соблюдать или избегать для поддержания желаемой намагниченности в приложениях с постоянными магнитами. Ознакомившись с этими условиями, можно снизить риск размагничивания и обеспечить долговечность магнитного поля магнита.
Что означает размагничивание?
Проще говоря, под размагничиванием подразумевается уменьшение или полное устранение магнетизма магнита. Принцип работы постоянных магнитов основан на расположении микрообластей внутри материала сплава. Эти небольшие области называются магнитными доменами. Каждый магнитный домен действует как микроскопический магнит внутри большего целого. Часть процесса разработки постоянных магнитов включает в себя помещение высокопрочного магнитного материала, обычно алнико, железа стронция (называемого керамикой или ферритом), неодима, железа, бора или самария-кобальта, в сильное магнитное поле. В процессе намагничивания материала отдельные магнитные домены, обычно направленные в разные стороны, выравниваются по направлению магнитного поля. Когда почти все магнитные домены совпадают с исходным магнитным полем, материал становится постоянным магнитом. Когда вы размагничиваете магнит, его магнитные домены перестают быть идеально выровнены. Именно расположение этих магнитных доменов обеспечивает магнетизм материала. Когда магнитное поле (расположение магнитных доменов) нарушается, магнит размагничивается.
Как размагнитить постоянный магнит?
Людей иногда путают термины «постоянные» и «временные» магниты. Временные магниты действуют как магниты только тогда, когда они прикреплены к объекту, излучающему магнитное поле, или рядом с ним. Они быстро теряют свой магнетизм при удалении источника магнитного поля. Напротив, постоянные магниты обычно поддерживают свое постоянное магнитное поле независимо при нормальных условиях эксплуатации. Однако материалы с постоянными магнитами все же могут размагничиваться при определенных условиях, включая воздействие высокой температуры, столкновение с другими объектами, потерю объема и воздействие конфликтующих магнитных полей.
1. тепло
Повышенная температура является распространенным фактором, который может привести к размагничиванию. Когда температура повышается, движение атомов усиливается, в конечном итоге превосходя выравнивание магнитных доменов. Температура Кюри представляет собой критическую точку, при которой магнитный сплав полностью и необратимо теряет свои постоянные магнитные характеристики. Тем не менее, даже когда температура магнита приближается к точке Кюри, может произойти размагничивание различной степени. Степень размагничивания значительно варьируется в зависимости от конкретного материала и марки рассматриваемого магнита и обычно отображается кривой размагничивания магнита.
Вообще говоря, некоторые материалы с постоянными магнитами более восприимчивы к размагничиванию при повышении температуры, чем другие. Неодимовые магниты, как правило, наиболее чувствительны к повышенным рабочим температурам и обычно сопротивляются размагничиванию до тех пор, пока рабочая температура не достигнет примерно 100°C. Доступны неодимовые магнитные материалы, которые могут работать при температуре выше 220°C, но они могут оказаться очень дорогими. Для самариево-кобальтовых магнитов этот предел составляет 350°C. Магниты Alnico обладают лучшими температурными характеристиками среди всех существующих стандартных магнитных материалов, что позволяет использовать их в условиях непрерывного режима работы, где ожидаются экстремальные температуры до 540°C.
При работе в условиях высоких температур крайне важно учитывать проницаемость используемого магнитного материала, принимая во внимание такие факторы, как размер, тип материала и рабочая температура. Эти факторы в совокупности определяют эффективность магнита для конкретного применения. В случае неодимовых магнитов использование калькулятора проницаемости может помочь оценить, будет ли магнит определенного размера размагничиваться и потенциально выйдет из строя при требуемых рабочих температурах.
Длительное воздействие на постоянный магнит повышенных температур приводит к нарушению выравнивания электронов, что приводит к частичному или полному размагничиванию. Происходящее размагничивание может носить как обратимый, так и необратимый характер.
2. Столкновение и потеря объема
Еще одним фактором, способным размагнитить постоянный магнит, является столкновение – воздействие на магнит другого объекта. Например, если по магниту неоднократно ударять молотком, это нарушит движение его атомов, влияя на выравнивание северного и южного полюсов магнита, что в конечном итоге приведет к его размагничиванию.
Столкновения также влияют на физическую целостность магнита, а возникающая в результате потеря объема также может отрицательно повлиять на намагниченность. Вот почему потеря объема считается еще одним фактором размагничивания постоянных магнитов. Коррозия или окисление, вызванные чрезмерной влажностью, также могут повлиять на физические свойства и, следовательно, на магнитные свойства магнита.
3. Конфликтующие магнитные поля.
Постоянные магниты могут размагничиваться под воздействием неблагоприятных внешних магнитных полей. Наличие другого магнитного поля в непосредственной близости от магнита действует как размагничивающий агент, в результате чего магнит теряет свои магнитные свойства. Это подчеркивает важность правильного хранения постоянных магнитов. При правильном хранении они не только защищены от физического повреждения, но и экранированы от внешних магнитных полей, обеспечивая сохранение их магнитных свойств и постоянство магнитного поля.
Пропуск переменного тока в непосредственной близости также может оказать такое же воздействие на магниты, что приведет к их размагничиванию.
4.Химические факторы
Под влиянием химических факторов, таких как кислота, щелочь, кислород, агрессивные газы и т. д., изменяется внутренняя или поверхностная химическая структура постоянного магнита. Это вызывает изменение магнитных свойств. Железо и неодим в NdFeB более подвержены окислению. Защита постоянных магнитов обычно включает гальваническое покрытие, такое как цинкование и никелирование.
Проблемы и методы устранения неисправностей
Материал постоянного магнита является основным сырьем для двигателя с постоянными магнитами. В процессе производства, тестирования и использования двигателя всегда будет возникать проблема потери магнетизма. На основе фактического анализа случаев отказа это можно объяснить следующими аспектами:
Неправильный выбор марки магнитной стали.
Если расчеты конструкции двигателя недостаточно точны и ошибочно выбраны более низкие оценки, может возникнуть такая ситуация: показатели записи испытаний в процессе начальных испытаний очень хорошие. Но по мере постепенного стремления мотора к термостабилизации соответствующие показатели мотора стали ухудшаться. В дальнейшем показатели все больше отклоняются от проектных ожиданий. В определенный момент ток резко возрастает, и инвертор быстро останавливается. Это означает, что двигатель размагничен и магниты необходимо заменить.
Размагничивание при перегреве
Если исключить влияние магнитных характеристик магнитной стали и рассмотреть только тепловые факторы, то можно определить, что существуют два случая явления перегрева и размагничивания: во-первых, схема циркуляции вентиляции двигателя неразумна, что противоречит естественному закону тепла и холодопроводимость и приводит к местной концентрации тепла; Во-вторых, тепловая нагрузка обмотки слишком высока, в результате чего температура превышает уровень нагрузки системы теплообменника двигателя.
Чрезмерный ток размагничивания
При работе двигателя величина тока нагрузки превышает сопротивление размагничивания магнитов, что приведет к необратимому размагничиванию магнитов. Это еще больше увеличивает ток нагрузки и усугубляет необратимое размагничивание магнитов. Неисправность ускорит необратимое размагничивание, пока магнит не потеряется.
Калькулятор кривой размагничивания
Кривая размагничивания показывает магнитные свойства конкретного магнита, отложенные на оси. Таким образом, кривая размагничивания дает более полную картину магнитных свойств магнита, чем отдельная точка. По этой причине кривые размагничивания обычно используются при проектировании магнитных компонентов.
Более конкретно, кривая показывает отношение плотности потока (B) к полю намагничивания (H). Пересечение двух кривых представляет собой коэффициент магнитной проницаемости.
Калькулятор размагничивания помогает выбрать подходящую конструкцию, обеспечивая визуализацию процесса размагничивания конкретного магнита в различных заранее заданных точках. Введя соответствующие параметры, такие как тип материала, размеры (например, диаметр 3 дюйма и толщина 0.1 дюйма для дискового магнита N35), калькулятор может построить кривую размагничивания для выбранного магнита. Эта информация важна для определения оптимальной конструкции магнитного узла, позволяя принимать обоснованные решения и обеспечивать желаемую производительность магнитной системы.
Резюме
Возникновение размагничивания может существенно повлиять на функциональность и эффективность магнита при его использовании в качестве компонента в различных приложениях. Следовательно, крайне важно признать это явление и использовать соответствующие стратегии проектирования при создании магнитных сборок, чтобы предотвратить размагничивание. Учитывая и устраняя потенциальные риски размагничивания на этапе проектирования, можно сохранить целостность и надежность магнита, гарантируя оптимальная производительность при использовании по назначению.
