Com el temps i la temperatura afecten l'estabilitat dels imants permanents

La capacitat d'un imant permanent per suportar un camp magnètic extern es deu a l'anisotropia del cristall dins del material magnètic que "bloqueja" petits dominis magnètics al seu lloc.Un cop establerta la magnetització inicial, aquestes posicions romanen iguals fins que s'aplica una força que excedeix el domini magnètic bloquejat i l'energia necessària per interferir amb el camp magnètic produït per l'imant permanent varia per a cada material.Els imants permanents poden generar una coercivitat extremadament alta (Hcj), mantenint l'alineació del domini en presència de camps magnètics externs elevats.

L'estabilitat es pot descriure com les propietats magnètiques repetitives d'un material en condicions especificades durant la vida útil de l'imant.Els factors que afecten l'estabilitat de l'imant inclouen el temps, la temperatura, els canvis en la reticència, els camps magnètics adversos, la radiació, el xoc, l'estrès i la vibració.

El temps té poc efecte sobre els imants permanents moderns, que els estudis han demostrat que canvien immediatament després de la magnetització.Aquests canvis, coneguts com a "fluència magnètica", es produeixen quan els dominis magnètics menys estables es veuen afectats per fluctuacions d'energia tèrmica o magnètica, fins i tot en entorns tèrmicament estables.Aquesta variació disminueix a mesura que disminueix el nombre de regions inestables.

És poc probable que els imants de terres rares experimentin aquest efecte a causa de la seva coercivitat extremadament alta.Un estudi comparatiu de temps més llarg versus flux magnètic mostra que els imants permanents recentment magnetitzats perden una petita quantitat de flux magnètic amb el temps.Durant més de 100.000 hores, la pèrdua de material de samari cobalt és bàsicament zero, mentre que la pèrdua de material d'Alnico de baixa permeabilitat és inferior al 3%.

Els efectes de la temperatura es divideixen en tres categories: pèrdues reversibles, pèrdues irreversibles però recuperables i pèrdues irreversibles i irrecuperables.

Pèrdues reversibles: Són les pèrdues que es recuperen quan l'imant torna a la seva temperatura original, l'estabilització permanent de l'imant no pot eliminar les pèrdues reversibles.Les pèrdues reversibles es descriuen pel coeficient de temperatura reversible (Tc), tal com es mostra a la taula següent.Tc s'expressa com a percentatge per grau Celsius, aquests números varien segons el grau específic de cada material, però són representatius de la classe de material en el seu conjunt.Això es deu al fet que els coeficients de temperatura de Br i Hcj són significativament diferents, de manera que la corba de desmagnetització tindrà un "punt d'inflexió" a alta temperatura.

Pèrdues irreversibles però recuperables: Aquestes pèrdues es defineixen com la desmagnetització parcial d'un imant per exposició a altes o baixes temperatures, aquestes pèrdues només es poden recuperar per reimantació, el magnetisme no es pot recuperar quan la temperatura torna al seu valor original.Aquestes pèrdues es produeixen quan el punt de funcionament de l'imant està per sota del punt d'inflexió de la corba de desmagnetització.Un disseny eficaç d'imants permanents hauria de tenir un circuit magnètic en què l'imant funcioni amb una permeabilitat superior al punt d'inflexió de la corba de desmagnetització a l'alta temperatura esperada, cosa que evitarà canvis de rendiment a alta temperatura.

Pèrdua irreversible irrecuperable: els imants exposats a temperatures extremadament altes pateixen canvis metal·lúrgics que no es poden recuperar per remagnetització.La taula següent mostra la temperatura crítica per a diversos materials, on: Tcurie és la temperatura de Curie a la qual el moment magnètic fonamental és aleatoritzat i el material es desmagnetitza;Tmax és la temperatura màxima pràctica de funcionament del material primari de la categoria general.

Els imants es fan estables a la temperatura desmagnetitzant parcialment els imants exposant-los a altes temperatures de manera controlada.La lleugera disminució de la densitat de flux millora l'estabilitat de l'imant, ja que els dominis menys orientats són els primers a perdre la seva orientació.Aquests imants estables mostraran un flux magnètic constant quan estiguin exposats a temperatures iguals o inferiors.A més, un lot estable d'imants mostrarà una variació de flux menor en comparació entre si, ja que la part superior de la corba de campana amb característiques de variació normals estarà més a prop del valor de flux del lot.


Hora de publicació: Jul-07-2022