By
Permanente magneten staan bekend om hun vermogen om hun magnetisme gedurende langere perioden vast te houden. Ze zijn te vinden in verschillende vormen, waaronder natuurlijke magneten zoals magnetiet en kunstmatige magneten zoals alnico-legeringen. Het is echter essentieel om op de hoogte te zijn van factoren die kunnen leiden tot het gedeeltelijk of volledig wegvallen van het magnetische veld van een permanente magneet, aangezien dit negatieve gevolgen kan hebben voor de beoogde werking ervan. toepassing.
Het begrijpen van het demagnetisatieproces en de mechanismen ervan is cruciaal. Er zijn bepaalde fysieke omstandigheden die moeten worden gehandhaafd of vermeden om de gewenste magnetisatie bij permanente magneettoepassingen te behouden. Door uzelf vertrouwd te maken met deze omstandigheden, kunt u het risico op demagnetisatie beperken en de levensduur van het magnetische veld van de magneet garanderen.
Wat betekent demagnetisatie?
Simpel gezegd verwijst demagnetisatie naar de vermindering of volledige verwijdering van het magnetisme van een magneet. Het werkingsprincipe van permanente magneten is gebaseerd op de rangschikking van microgebieden in het legeringsmateriaal. Deze kleine gebieden worden magnetische domeinen genoemd. Elk magnetisch domein fungeert als een microscopisch kleine magneet binnen het grotere geheel. Een deel van het proces van het ontwikkelen van permanente magneten omvat het plaatsen van een magnetisch materiaal met hoge sterkte, meestal alnico, strontiumijzer (keramisch of ferriet genoemd), neodymiumijzerborium of samariumkobalt, in een sterk magnetisch veld. Tijdens het magnetiseren van een materiaal worden individuele magnetische domeinen, die gewoonlijk in verschillende richtingen wijzen, uitgelijnd in de richting van het magnetische veld. Wanneer bijna alle magnetische domeinen op één lijn liggen met het oorspronkelijke magnetische veld, wordt het materiaal een permanente magneet. Wanneer je een magneet demagnetiseert, zijn de magnetische domeinen niet langer perfect uitgelijnd. Het is de opstelling van deze magnetische domeinen die zorgt voor het magnetisme van het materiaal. Wanneer het magnetische veld (de rangschikking van de magnetische domeinen) wordt verstoord, wordt de magneet gedemagnetiseerd.
Hoe een permanente magneet demagnetiseren?
Mensen raken soms in de war door de termen ‘permanente’ versus ‘tijdelijke’ magneten. Tijdelijke magneten fungeren alleen als magneten wanneer ze zijn bevestigd aan of in de buurt van een object dat een magnetisch veld uitzendt. Ze verliezen snel hun magnetisme wanneer de magnetische veldbron wordt verwijderd. Daarentegen behouden permanente magneten hun continue magnetische veld doorgaans onafhankelijk onder normale bedrijfsomstandigheden. Permanente magneetmaterialen kunnen echter onder bepaalde omstandigheden nog steeds demagnetiseren, waaronder blootstelling aan hoge temperaturen, botsingen met andere objecten, volumeverlies en blootstelling aan tegenstrijdige magnetische velden.
1. warmte
Verhoogde temperaturen zijn een veel voorkomende factor die tot demagnetisatie kan leiden. Wanneer de temperatuur stijgt, wordt de atomaire beweging intenser en overtreft uiteindelijk de uitlijning van magnetische domeinen. De Curietemperatuur vertegenwoordigt het kritieke punt waarop een magnetische legering haar permanente magnetische eigenschappen volledig en onomkeerbaar verliest. Niettemin kan er, zelfs als de temperatuur van de magneet zijn Curiepunt nadert, een verschillende mate van demagnetisatie optreden. De mate van demagnetisatie varieert aanzienlijk, afhankelijk van het specifieke materiaal en de kwaliteit van de magneet in kwestie en wordt doorgaans weergegeven door de demagnetisatiecurve van de magneet.
Over het algemeen zijn sommige permanente magneetmaterialen gevoeliger voor demagnetisatie bij toenemende temperatuur dan andere. Neodymiummagneten zijn over het algemeen het meest gevoelig voor verhoogde bedrijfstemperaturen en zijn doorgaans bestand tegen demagnetisatie totdat de bedrijfstemperatuur ongeveer 100 °C bereikt. Er zijn neodymium magnetische materialen verkrijgbaar die boven de 220°C kunnen werken, maar deze kunnen erg duur worden. Voor samariumkobaltmagneten bedraagt deze grens 350°C. Alnico-magneten bieden de beste temperatuureigenschappen van elk bestaand standaardproductiemagneetmateriaal, waardoor gebruik mogelijk is in toepassingen met continu gebruik waarbij extreme temperaturen tot 540°C worden verwacht.
Bij gebruik onder hoge temperaturen is het van cruciaal belang om rekening te houden met de permeabiliteit van het gebruikte magnetische materiaal, waarbij rekening wordt gehouden met factoren zoals grootte, materiaaltype en bedrijfstemperatuur. Deze factoren bepalen samen de effectiviteit van de magneet voor een bepaalde toepassing. In het geval van neodymiummagneten kan het gebruik van een permeabiliteitscalculator helpen bij het beoordelen of een magneet van een bepaalde grootte zal demagnetiseren en mogelijk zal falen bij de vereiste bedrijfstemperaturen.
Langdurige blootstelling van een permanente magneet aan verhoogde temperaturen zorgt ervoor dat de uitlijning van elektronen wordt verstoord, wat resulteert in gedeeltelijke of volledige demagnetisatie. De demagnetisatie die optreedt, kan omkeerbaar of onomkeerbaar van aard zijn.
2. Botsing en volumeverlies
Een andere factor die een permanente magneet kan demagnetiseren is een botsing: de impact van een ander object op de magneet. Als een magneet bijvoorbeeld herhaaldelijk met een hamer wordt geraakt, zal dit de beweging van zijn atomen verstoren, waardoor de uitlijning van de noord- en zuidpolen van de magneet wordt beïnvloed, waardoor deze uiteindelijk wordt gedemagnetiseerd.
Botsingen hebben ook invloed op de fysieke integriteit van de magneet, en het resulterende volumeverlies kan ook de magnetisatie negatief beïnvloeden. Dit is de reden waarom volumeverlies wordt beschouwd als een andere factor bij de demagnetisatie van permanente magneten. Corrosie of oxidatie veroorzaakt door een te hoge luchtvochtigheid kan ook de fysieke eigenschappen en daarmee de magnetische eigenschappen van de magneet beïnvloeden.
3. Tegenstrijdige magnetische velden
Permanente magneten kunnen worden gedemagnetiseerd wanneer ze worden blootgesteld aan ongunstige externe magnetische velden. De aanwezigheid van een ander magnetisch veld in de directe nabijheid van de magneet werkt als een demagnetiserend middel, waardoor de magneet zijn magnetische eigenschappen verliest. Dit benadrukt het belang van een goede opslag van permanente magneten. Door ze op de juiste manier op te slaan, worden ze niet alleen beschermd tegen fysieke schade, maar ook beschermd tegen externe magnetische velden, waardoor het behoud van hun magnetische eigenschappen en de consistentie van hun magnetisch veld wordt gegarandeerd.
Het in de nabijheid laten lopen van wisselstroom kan ook dit effect op magneten hebben, wat tot demagnetisatie leidt.
4. Chemische factoren
Onder invloed van chemische factoren, zoals zuur, alkali, zuurstof, corrosieve gassen, enz., verandert de interne of oppervlaktechemische structuur van de permanente magneet. Dit veroorzaakt veranderingen in magnetische eigenschappen. Het ijzer en neodymium in NdFeB zijn dan gevoeliger voor oxidatie. De bescherming van permanente magneten omvat doorgaans galvaniseren, zoals verzinken en vernikkelen.
Problemen en methoden voor het omkeren van fouten
Permanent magneetmateriaal is de belangrijkste grondstof van een permanente magneetmotor. Tijdens het fabricage-, test- en gebruiksproces van de motor zal er altijd sprake zijn van een probleem met magnetismeverlies. Uit de daadwerkelijke analyse van het storingsgeval kan dit worden toegeschreven aan de volgende aspecten:
Onjuiste selectie van magneetstaalkwaliteit
Als de berekeningen van het motorontwerp niet nauwkeurig genoeg zijn en ten onrechte lagere cijfers zijn geselecteerd, kan er een dergelijke situatie ontstaan: de indicatoren van het initiële testproces zijn zeer goed. Maar naarmate de motor geleidelijk aan thermische stabilisatie neigde, begonnen de relevante indicatoren van de motor te verslechteren. Vervolgens wijken de indicatoren steeds meer af van de ontwerpverwachtingen. Op een gegeven moment neemt de stroom dramatisch toe en stopt de omvormer snel. Dit kenmerkt dat de motor gedemagnetiseerd is en dat de magneten vervangen moeten worden.
Demagnetisatie door oververhitting
Als we de invloed van de magnetische prestaties van magnetisch staal uitsluiten en alleen rekening houden met de thermische factoren, kan worden vastgesteld dat er twee gevallen zijn van oververhitting en demagnetisatie: ten eerste is het ventilatiecircuit van de motor onredelijk, in strijd met de natuurlijke wet van warmte en warmte. koudegeleiding en leiden tot plaatselijke warmteconcentratie; Ten tweede is de thermische belasting van de wikkeling te hoog, waardoor de temperatuur het belastingsniveau van het motorwarmtewisselaarsysteem overschrijdt.
Overmatige demagnetisatiestroom
Wanneer de motor draait, overschrijdt de grootte van de belastingsstroom de demagnetisatieweerstand van de magneten, wat zal leiden tot onomkeerbare demagnetisatie van de magneten. Dit verhoogt de belastingsstroom verder en verergert de onomkeerbare demagnetisatie van de magneten. Het falen zal de onomkeerbare demagnetisatie versnellen totdat de magneet verloren gaat.
Demagnetisatiecurvecalculator
Een demagnetisatiecurve toont de magnetische eigenschappen van een bepaalde magneet, uitgezet op een as. Een demagnetisatiecurve geeft dus een completer beeld van de magnetische eigenschappen van de magneet dan een enkel punt. Om deze reden worden demagnetisatiecurven vaak gebruikt bij het ontwerpen van magnetische componenten.
Meer specifiek toont de curve de verhouding tussen de fluxdichtheid (B) en het magnetiserende veld (H). Het snijpunt dat door de twee curven wordt geproduceerd, is de magnetische permeabiliteitscoëfficiënt.
Een demagnetisatiecalculator helpt bij de selectie van een geschikt ontwerp door een visualisatie te geven van het demagnetisatieproces voor een specifieke magneet op verschillende vooraf gedefinieerde punten. Door relevante parameters in te voeren, zoals materiaaltype en afmetingen (bijvoorbeeld een diameter van 3 inch en een dikte van 0.1 inch voor een N35-schijfmagneet), kan de rekenmachine de demagnetisatiecurve voor de gekozen magneet genereren. Deze informatie is waardevol bij het bepalen van het optimale ontwerp voor een magnetisch samenstel, waardoor geïnformeerde besluitvorming mogelijk is en de gewenste prestaties van het magnetische systeem worden gegarandeerd.
Samenvatting
Het optreden van demagnetisatie kan de functionaliteit en effectiviteit van een magneet aanzienlijk beïnvloeden wanneer deze als onderdeel in verschillende toepassingen wordt gebruikt. Daarom is het van cruciaal belang om dit fenomeen te onderkennen en geschikte ontwerpstrategieën toe te passen bij het maken van magnetische assemblages om te voorkomen dat demagnetisatie plaatsvindt. Door potentiële demagnetisatierisico's tijdens de ontwerpfase te overwegen en aan te pakken, kan de integriteit en betrouwbaarheid van de magneet behouden blijven optimale prestaties in de beoogde toepassing.
