Kako vrijeme i temperatura utječu na stabilnost permanentnih magneta

Sposobnost trajnog magneta da podupire vanjsko magnetsko polje posljedica je kristalne anizotropije unutar magnetskog materijala koji "zaključava" male magnetske domene na mjestu.Nakon što se uspostavi početna magnetizacija, ti položaji ostaju isti sve dok se ne primijeni sila koja premašuje zaključanu magnetsku domenu, a energija potrebna za interferenciju s magnetskim poljem koje proizvodi permanentni magnet razlikuje se za svaki materijal.Trajni magneti mogu generirati iznimno visoku koercitivnost (Hcj), održavajući poravnanje domene u prisutnosti visokih vanjskih magnetskih polja.

Stabilnost se može opisati kao ponavljajuća magnetska svojstva materijala pod određenim uvjetima tijekom životnog vijeka magneta.Čimbenici koji utječu na stabilnost magneta uključuju vrijeme, temperaturu, promjene nevoljkosti, nepovoljna magnetska polja, zračenje, udarce, stres i vibracije.

Vrijeme ima malo utjecaja na moderne trajne magnete, čije su studije pokazale promjenu odmah nakon magnetizacije.Ove promjene, poznate kao "magnetsko puzanje", događaju se kada su manje stabilne magnetske domene pod utjecajem fluktuacija toplinske ili magnetske energije, čak i u toplinski stabilnim okruženjima.Ova se varijacija smanjuje kako se smanjuje broj nestabilnih područja.

Malo je vjerojatno da će magneti rijetkih zemalja iskusiti ovaj učinak zbog svoje izuzetno visoke koercitivnosti.Usporedna studija duljeg vremena u odnosu na magnetski tok pokazuje da novomagnetizirani trajni magneti gube malu količinu magnetskog toka tijekom vremena.Za više od 100.000 sati, gubitak samarij kobalt materijala je u osnovi nula, dok je gubitak materijala niske propusnosti Alnico manji od 3%.

Učinci temperature mogu se podijeliti u tri kategorije: reverzibilni gubici, nepovratni, ali nadoknadivi gubici te nepovratni i nenadoknadivi gubici.

Reverzibilni gubici: To su gubici koji se obnavljaju kada se magnet vrati na svoju izvornu temperaturu, stabilizacija trajnog magneta ne može ukloniti reverzibilne gubitke.Reverzibilni gubici opisani su reverzibilnim temperaturnim koeficijentom (Tc), kao što je prikazano u donjoj tablici.Tc se izražava kao postotak po stupnju Celzijusa, ovi brojevi variraju ovisno o specifičnom stupnju svakog materijala, ali predstavljaju klasu materijala u cjelini.To je zato što su temperaturni koeficijenti Br i Hcj značajno različiti, pa će krivulja demagnetizacije imati "točku infleksije" na visokoj temperaturi.

Nepovratni, ali nadoknadivi gubici: Ovi se gubici definiraju kao djelomična demagnetizacija magneta uslijed izlaganja visokim ili niskim temperaturama, ti se gubici mogu nadoknaditi samo ponovnim magnetiziranjem, magnetizam se ne može oporaviti kada se temperatura vrati na svoju izvornu vrijednost.Ovi gubici nastaju kada je radna točka magneta ispod točke infleksije krivulje demagnetizacije.Učinkovit dizajn trajnog magneta trebao bi imati magnetski krug u kojem magnet radi s propusnošću većom od točke infleksije krivulje demagnetizacije na očekivanoj visokoj temperaturi, što će spriječiti promjene performansi na visokoj temperaturi.

Nepovratni nepovratni gubitak: Magneti izloženi ekstremno visokim temperaturama podliježu metalurškim promjenama koje se ne mogu povratiti ponovnim magnetiziranjem.Sljedeća tablica prikazuje kritičnu temperaturu za različite materijale, gdje je: Tcurie Curiejeva temperatura pri kojoj je osnovni magnetski moment slučajan i materijal demagnetiziran;Tmax je maksimalna praktična radna temperatura primarnog materijala u općoj kategoriji.

Magneti su temperaturno stabilni djelomičnim demagnetiziranjem magneta izlaganjem visokim temperaturama na kontrolirani način.Lagano smanjenje gustoće toka poboljšava stabilnost magneta, jer manje orijentirane domene prve gube svoju orijentaciju.Takvi stabilni magneti će pokazivati ​​konstantan magnetski tok kada su izloženi istim ili nižim temperaturama.Osim toga, stabilna serija magneta pokazat će manju varijaciju toka u međusobnoj usporedbi, budući da će vrh krivulje zvona s normalnim karakteristikama varijacije biti bliži vrijednosti toka serije.


Vrijeme objave: 7. srpnja 2022