אילו ביצועים מגנטיים כלולים בחומרים קבועים?
ביצועים מגנטיים עיקריים כוללים רמננציה (Br), כפיית אינדוקציה מגנטית (bHc), כפיית פנימית (jHc), ותוצר אנרגיה מקסימלי (BH) מקס.מלבד אלה, ישנם מספר ביצועים נוספים: טמפרטורת Curie(Tc), טמפרטורת עבודה(Tw), מקדם הטמפרטורה של רמננציה(α), מקדם טמפרטורה של כוויה פנימית(β), שחזור חדירות של rec(μrec) ומלבניות עקומת דה-מגנטיזציה (Hk/jHc).
מהו עוצמת השדה המגנטי?
בשנת 1820, המדען HCOersted בדנמרק מצא את המחט הסמוכה לחוט עם הטיית זרם, אשר חושפת את הקשר הבסיסי בין חשמל ומגנטיות, אז נולדה האלקטרומגנטיקה.תרגול מראה שעוצמת השדה המגנטי והזרם עם הזרם החוט האינסופי שנוצר סביבו הוא פרופורציונלי לגודל, והוא ביחס הפוך למרחק מהחוט.במערכת יחידת SI, ההגדרה של נשיאת 1 אמפר של חוט אינסופי זרם במרחק של 1/ חוט (2 pi) מרחק מטרים חוזק שדה מגנטי היא 1A/m (an/M);להנצחת תרומתו של אורסטד לאלקטרומגנטיות, ביחידה של מערכת CGS, ההגדרה של נשיאת 1 אמפר של מוליך זרם אינסופי בעוצמת השדה המגנטי של 0.2 מרחק תיל המרחק הוא 1Oe cm (Oster), 1/ (1Oe = 4 PI) * 103A/m, ועוצמת השדה המגנטי מתבטאת בדרך כלל ב-H.
מהו הקיטוב המגנטי (J), מהי המגנטיזציה לחזק (M), מה ההבדל בין השניים?
מחקרים מגנטיים מודרניים מראים שכל התופעות המגנטיות מקורן בזרם, הנקרא דיפול מגנטי. המומנט המרבי של השדה המגנטי בוואקום הוא מומנט הדיפול המגנטי Pm ליחידת שדה מגנטי חיצוני, ומומנט הדיפול המגנטי ליחידת נפח של החומר הוא J, ויחידת ה-SI היא T (טסלה).הווקטור של המומנט המגנטי ליחידת נפח של חומר הוא M, והמומנט המגנטי הוא Pm/μ0, ויחידת SI היא A/m (M/m).לכן, הקשר בין M ו-J: J =μ0M, μ0 הוא עבור חדירות ואקום, ביחידת SI, μ0 = 4π * 10-7H/m (H / m).
מהי עוצמת האינדוקציה המגנטית (B), מהי צפיפות השטף המגנטי (B), מה הקשר בין B ו-H, J, M?
כאשר מופעל שדה מגנטי על כל תווך H, עוצמת השדה המגנטי בתווך אינה שווה ל-H, אלא העוצמה המגנטית של H בתוספת המדיום המגנטי J. מכיוון שעוצמת השדה המגנטי בתוך החומר מוצגת על ידי מגנטי שדה H דרך המדיום של אינדוקציה.להבדיל עם H, אנו קוראים לו מדיום האינדוקציה המגנטי, מסומן כ-B: B= μ0H+J (יחידת SI) B=H+4πM (יחידות CGS)
יחידת עוצמת האינדוקציה המגנטית B היא T, ויחידת CGS היא Gs (1T=10Gs).תופעה מגנטית יכולה להיות מיוצגת בצורה חיה על ידי קווי השדה המגנטי, וניתן להגדיר אינדוקציה מגנטית B גם כצפיפות שטף מגנטית.ניתן להשתמש באינדוקציה מגנטית B וצפיפות שטף מגנטי B באופן אוניברסלי.
מה נקרא רמננס (Br), מה שנקרא כוח כפייה מגנטי (bHc), מהו כוח הכפייה הפנימי (jHc)?
מגנט שדה מגנטי לרוויה לאחר נסיגה של השדה המגנטי החיצוני במצב סגור, הקיטוב המגנטי J והאינדוקציה המגנטית הפנימית B ולא ייעלם בגלל היעלמות ה-H והשדה המגנטי החיצוני, וישמור על ערך גודל מסוים.ערך זה נקרא מגנט האינדוקציה המגנטי שיורי, המכונה Remanence Br, יחידת SI היא T, יחידת CGS היא Gs (1T=10⁴Gs).עקומת הדה-מגנטיזציה של המגנט הקבוע, כאשר השדה המגנטי ההפוך H גדל לערך של bHc, עוצמת האינדוקציה המגנטית של מגנט B הייתה 0, הנקראת ערך H של הכפייה המגנטית של החומר המגנטי ההפוך של bHc;בשדה המגנטי ההפוך H = bHc, אינו מראה את היכולת של שטף מגנט חיצוני, את הכפייה של אפיון bHc של חומר מגנטי קבוע להתנגד לשדה מגנטי הפוך חיצוני או אפקט דה-מגנטיזציה אחר.כפיית bHc היא אחד הפרמטרים החשובים של תכנון מעגל מגנטי.כאשר השדה המגנטי ההפוך H = bHc, אמנם המגנט אינו מראה את השטף המגנטי, אך העוצמה המגנטית של המגנט J נשארת ערך גדול בכיוון המקורי.לכן, התכונות המגנטיות הפנימיות של bHc אינן מספיקות כדי לאפיין את המגנט.כאשר השדה המגנטי ההפוך H גדל ל-jHc, המגנט המיקרו-מגנטי המיקרו-מגנטי הפנימי הוא 0. ערך השדה המגנטי ההפוך נקרא הכפייה הפנימית של jHc.כפייה jHc היא פרמטר פיזי חשוב מאוד של חומר מגנטי קבוע, והוא האפיון של חומר מגנטי קבוע להתנגד לשדה מגנטי הפוך חיצוני או אפקט דה-מגנטיזציה אחר, כדי לשמור על אינדקס חשוב של יכולת המגנטיזציה המקורית שלו.
מהו תוצר האנרגיה המקסימלי (BH) m?
בעקומת BH של דה-מגנטיזציה של חומרים מגנטיים קבועים (ברביע השני), מגנטים תואמים לנקודות שונות נמצאים בתנאי עבודה שונים.עקומת דה-מגנטיזציה BH של נקודה מסוימת על Bm ו-Hm (קואורדינטות אופקיות ואנכיות) מייצגת את גודל המגנט ואת עוצמת האינדוקציה המגנטית ואת השדה המגנטי של המדינה.היכולת של BM ו-HM של הערך המוחלט של המוצר Bm*Hm היא מטעם מצב העבודה החיצונית של מגנט, המקבילה לאנרגיה מגנטית האצורה במגנט, הנקראת BHmax.המגנט במצב של ערך מרבי (BmHm) מייצג את יכולת העבודה החיצונית של המגנט, המכונה תוצר האנרגיה המקסימלי של המגנט, או תוצר האנרגיה, המסומן כ- (BH)m.יחידת BHmax במערכת SI היא J/m3 (ג'אול / m3), ומערכת CGS עבור MGOe , 1MGOe = 10²/4π kJ/m3.
מהי טמפרטורת קירי (Tc), מהי טמפרטורת העבודה של המגנט (Tw), הקשר ביניהם?
טמפרטורת Curie היא הטמפרטורה שבה מצטמצמת המגנטיזציה של החומר המגנטי לאפס, והיא הנקודה הקריטית להמרה של חומרים פרומגנטיים או פרומגנטיים לחומרים פארא-מגנטיים.טמפרטורת Curie Tc קשורה רק להרכב החומר ואין לה קשר למיקרו-מבנה של החומר.בטמפרטורה מסוימת, ניתן להפחית את התכונות המגנטיות של חומרים מגנטיים קבועים בטווח מוגדר בהשוואה לזה בטמפרטורת החדר.הטמפרטורה נקראת טמפרטורת העבודה של המגנט Tw.גודל הפחתת האנרגיה המגנטית תלוי ביישום המגנט, הוא ערך לא מוגדר, לאותו מגנט קבוע ביישומים שונים יש טמפרטורת עבודה שונה Tw.טמפרטורת Curie של חומר מגנטי Tc מייצגת את התיאוריה של מגבלת טמפרטורת הפעולה של החומר.ראוי לציין שה-Tw הפועל של כל מגנט קבוע אינו קשור רק ל-Tc, אלא גם קשור לתכונות המגנטיות של המגנט, כגון jHc, ולמצב העבודה של המגנט במעגל המגנטי.
מהי החדירות המגנטית של המגנט הקבוע (μrec), מהי ריבוע עקומת הדה-מגנטיזציה של J (Hk / jHc), הם מתכוונים?
ההגדרה של עקומת דה-מגנטיזציה של BH מגנט עבודה נקודת D שינוי גומלין מסלול קו חזרה מגנט דינמי, שיפוע הקו עבור חדירות החזרה μrec.ברור, חדירות ההחזר μrec מאפיינת את היציבות של המגנט בתנאי הפעלה דינמיים.זוהי הריבועיות של עקומת דה-מגנטיזציה של המגנט הקבוע BH, והיא אחת התכונות המגנטיות החשובות של מגנטים קבועים.עבור מגנטים מסוג Nd-Fe-B מחולבים, μrec = 1.02-1.10, ככל שה- μrec קטן יותר, כך יציבות המגנט טובה יותר בתנאי פעולה דינמיים.
מהו המעגל המגנטי, מהו מצב המעגל המגנטי פתוח וסגור?
המעגל המגנטי מתייחס לשדה ספציפי במרווח האוויר, המשולב על ידי אחד או ריבוי של מגנטים קבועים, חוט נושא הזרם, ברזל לפי צורה וגודל מסוימים.ברזל יכול להיות ברזל טהור, פלדה דלת פחמן, Ni-Fe, סגסוגת Ni-Co עם חומרים חדירים גבוהים.ברזל רך, המכונה גם עול, הוא ממלא זרימת בקרת שטף, מגביר את עוצמת האינדוקציה המגנטית המקומית, מונע או מפחית את הדליפה המגנטית ומגביר את החוזק המכני של מרכיבי התפקיד במעגל המגנטי.המצב המגנטי של מגנט בודד מכונה בדרך כלל מצב פתוח כאשר הברזל הרך נעדר;כאשר המגנט נמצא במעגל שטף שנוצר עם ברזל רך, אומרים שהמגנט נמצא במצב מעגל סגור.
מהן התכונות המכניות של מגנטים מסוג Nd-Fe-B מחוטאים?
המאפיינים המכניים של מגנטים מסוג Nd-Fe-B מסונטים:
| חוזק כיפוף /MPa | חוזק דחיסה /MPa | קשיות /Hv | יונג מודול /kN/mm2 | הַאֲרָכָה/% |
| 250-450 | 1000-1200 | 600-620 | 150-160 | 0 |
ניתן לראות שהמגנט ה-Nd-Fe-B המוטבע הוא חומר שביר טיפוסי.במהלך תהליך העיבוד, הרכבה והשימוש במגנטים, יש לשים לב למנוע מהמגנט להיות נתון לפגיעה קשה, התנגשות ומתח מתיחה מופרז, על מנת למנוע פיצוח או קריסה של המגנט.ראוי לציין שהכוח המגנטי של מגנטים מסוג Nd-Fe-B מסונטים הוא חזק מאוד במצב ממוגנט, אנשים צריכים לדאוג לבטיחותם האישית בזמן ההפעלה, כדי למנוע טיפוס של אצבעות על ידי כוח יניקה חזק.
מהם הגורמים המשפיעים על הדיוק של מגנט Nd-Fe-B המחובר?
הגורמים המשפיעים על הדיוק של מגנט Nd-Fe-B מחוטא הם ציוד העיבוד, הכלים וטכנולוגיית העיבוד, והרמה הטכנית של המפעיל, וכו'. בנוסף, למיקרו-מבנה של החומר יש השפעה רבה על דיוק העיבוד של המגנט.לדוגמה, המגנט עם שלב עיקרי גרגר גס, פני השטח נוטה לקבל בור במצב עיבוד;מגנט צמיחת גרגרים לא תקינה, מצב עיבוד משטח נוטה לבור נמלים;הצפיפות, ההרכב והכיוון אינם אחידים, גודל השיפוע יהיה לא אחיד;מגנט בעל תכולת חמצן גבוהה יותר הוא שביר, ונוטה להתנתק בזווית במהלך תהליך העיבוד;השלב העיקרי של המגנט של גרגירים גסים וחלוקת פאזה עשירה ב-Nd אינו אחיד, הידבקות ציפוי אחידה עם המצע, אחידות עובי הציפוי ועמידות הציפוי בפני קורוזיה תהיה יותר מהשלב העיקרי של גרגר עדין ופיזור אחיד של Nd. גוף מגנטי בהפרש פאזה עשיר.על מנת להשיג מוצרי מגנט מסוג Nd-Fe-B מחומרים דיוק גבוה, מהנדס ייצור החומרים, מהנדס העיבוד והמשתמש צריכים לתקשר באופן מלא ולשתף פעולה זה עם זה.