Thời gian và nhiệt độ ảnh hưởng đến độ ổn định của nam châm vĩnh cửu như thế nào

Khả năng của nam châm vĩnh cửu hỗ trợ từ trường bên ngoài là do tính dị hướng tinh thể bên trong vật liệu từ tính “khóa” các miền từ tính nhỏ tại chỗ.Sau khi từ hóa ban đầu được thiết lập, các vị trí này vẫn giữ nguyên cho đến khi tác dụng một lực vượt quá miền từ khóa bị khóa và năng lượng cần thiết để can thiệp vào từ trường do nam châm vĩnh cửu tạo ra sẽ khác nhau đối với từng vật liệu.Nam châm vĩnh cửu có thể tạo ra lực kháng từ cực cao (Hcj), duy trì sự liên kết miền khi có từ trường bên ngoài cao.

Độ ổn định có thể được mô tả là tính chất từ ​​tính lặp đi lặp lại của vật liệu trong các điều kiện xác định trong suốt vòng đời của nam châm.Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của nam châm bao gồm thời gian, nhiệt độ, sự thay đổi từ trở, từ trường bất lợi, bức xạ, sốc, ứng suất và độ rung.

Thời gian ít ảnh hưởng đến nam châm vĩnh cửu hiện đại, nghiên cứu đã chỉ ra rằng chúng thay đổi ngay sau khi từ hóa.Những thay đổi này, được gọi là “từ biến”, xảy ra khi các miền từ tính kém ổn định hơn bị ảnh hưởng bởi các dao động nhiệt hoặc năng lượng từ tính, ngay cả trong môi trường ổn định nhiệt.Sự thay đổi này giảm khi số vùng không ổn định giảm.

Nam châm đất hiếm khó có thể gặp phải hiệu ứng này vì độ kháng từ cực cao của chúng.Một nghiên cứu so sánh giữa thời gian dài hơn và từ thông cho thấy nam châm vĩnh cửu mới được từ hóa sẽ mất một lượng nhỏ từ thông theo thời gian.Trong hơn 100.000 giờ, tổn thất của vật liệu coban samarium về cơ bản là bằng 0, trong khi tổn thất của vật liệu Alnico có độ thấm thấp là dưới 3%.

Hiệu ứng nhiệt độ được chia thành ba loại: tổn thất có thể khắc phục được, tổn thất không thể khắc phục nhưng có thể phục hồi và tổn thất không thể khắc phục được.

Tổn thất có thể đảo ngược: Đây là những tổn thất được phục hồi khi nam châm trở về nhiệt độ ban đầu, việc ổn định nam châm vĩnh cửu không thể loại bỏ các tổn thất có thể đảo ngược.Tổn thất thuận nghịch được mô tả bằng hệ số nhiệt độ thuận nghịch (Tc), như trình bày trong bảng dưới đây.Tc được biểu thị bằng phần trăm trên mỗi độ C, những con số này thay đổi tùy theo cấp độ cụ thể của từng vật liệu nhưng đại diện cho toàn bộ loại vật liệu.Điều này là do hệ số nhiệt độ của Br và Hcj khác nhau đáng kể nên đường cong khử từ sẽ có “điểm uốn” ở nhiệt độ cao.

Tổn hao không thể khắc phục nhưng có thể phục hồi: Những tổn hao này được định nghĩa là sự mất từ ​​một phần của nam châm do tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc thấp, những tổn hao này chỉ có thể phục hồi được bằng cách tái từ hóa, từ tính không thể phục hồi khi nhiệt độ trở về giá trị ban đầu.Những tổn hao này xảy ra khi điểm làm việc của nam châm nằm dưới điểm uốn của đường cong khử từ.Một thiết kế nam châm vĩnh cửu hiệu quả phải có mạch từ trong đó nam châm hoạt động với độ thấm cao hơn điểm uốn của đường cong khử từ ở nhiệt độ cao dự kiến, điều này sẽ ngăn cản sự thay đổi hiệu suất ở nhiệt độ cao.

Mất mát không thể phục hồi không thể phục hồi: Nam châm tiếp xúc với nhiệt độ cực cao trải qua những thay đổi luyện kim mà không thể phục hồi được bằng cách tái từ hóa.Bảng sau đây thể hiện nhiệt độ tới hạn của các vật liệu khác nhau, trong đó: Tcurie là nhiệt độ Curie tại đó mômen từ cơ bản là ngẫu nhiên và vật liệu bị khử từ;Tmax là nhiệt độ vận hành thực tế tối đa của vật liệu sơ cấp trong loại chung.

Nam châm được làm ổn định nhiệt độ bằng cách khử từ một phần nam châm bằng cách cho chúng tiếp xúc với nhiệt độ cao một cách có kiểm soát.Mật độ từ thông giảm nhẹ giúp cải thiện độ ổn định của nam châm, vì các miền ít định hướng hơn sẽ mất định hướng đầu tiên.Những nam châm ổn định như vậy sẽ thể hiện từ thông không đổi khi tiếp xúc với nhiệt độ bằng hoặc thấp hơn.Ngoài ra, một lô nam châm ổn định sẽ có độ biến thiên từ thông thấp hơn khi so sánh với nhau, vì đỉnh của đường cong hình chuông có đặc điểm biến thiên bình thường sẽ gần với giá trị từ thông của lô hơn.


Thời gian đăng: Jul-07-2022