כיצד זמן וטמפרטורה משפיעים על היציבות של מגנטים קבועים

היכולת של מגנט קבוע לתמוך בשדה מגנטי חיצוני נובעת מאניזוטרופית גבישים בתוך החומר המגנטי ש"נועלת" תחומים מגנטיים קטנים במקומם.לאחר ביסוס המגנטיזציה הראשונית, המיקומים הללו נשארים זהים עד להפעלת כוח העולה על התחום המגנטי הנעול, והאנרגיה הנדרשת כדי להפריע לשדה המגנטי המיוצר על ידי המגנט הקבוע משתנה עבור כל חומר.מגנטים קבועים יכולים ליצור כוויה גבוהה במיוחד (Hcj), תוך שמירה על יישור תחום בנוכחות שדות מגנטיים חיצוניים גבוהים.

ניתן לתאר יציבות כתכונות המגנטיות החוזרות ונשנות של חומר בתנאים מוגדרים לאורך חיי המגנט.גורמים המשפיעים על יציבות המגנט כוללים זמן, טמפרטורה, שינויים בחוסר רצון, שדות מגנטיים שליליים, קרינה, הלם, מתח ורטט.

לזמן יש השפעה מועטה על מגנטים קבועים מודרניים, שמחקרים הראו שינוי מיד לאחר המגנטיזציה.שינויים אלו, הידועים כ"זחילה מגנטית", מתרחשים כאשר תחומים מגנטיים פחות יציבים מושפעים מתנודות אנרגיה תרמית או מגנטית, אפילו בסביבות יציבות תרמית.וריאציה זו פוחתת ככל שמספר האזורים הלא יציבים פוחת.

מגנטים נדירים של כדור הארץ לא צפויים לחוות את ההשפעה הזו בגלל הכפייה הגבוהה ביותר שלהם.מחקר השוואתי של זמן ארוך יותר לעומת שטף מגנטי מראה שמגנטים קבועים שהתמגנטו לאחרונה מאבדים כמות קטנה של שטף מגנטי עם הזמן.במשך יותר מ-100,000 שעות, אובדן חומר קובלט סמריום הוא בעצם אפס, בעוד שאיבוד חומר אלניקו בעל חדירות נמוכה הוא פחות מ-3%.

השפעות הטמפרטורה מתחלקות לשלוש קטגוריות: הפסדים הפיכים, הפסדים בלתי הפיכים אך ניתנים להשבתה והפסדים בלתי הפיכים ובלתי ניתנים להשבתה.

הפסדים הפיכים: אלו ההפסדים המתאוששים כאשר המגנט חוזר לטמפרטורה המקורית שלו, ייצוב מגנט קבוע אינו יכול להסיר הפסדים הפיכים.הפסדים הפיכים מתוארים על ידי מקדם הטמפרטורה הפיך (Tc), כפי שמוצג בטבלה שלהלן.Tc מבוטא כאחוז לכל מעלה צלזיוס, מספרים אלה משתנים לפי הציון הספציפי של כל חומר, אך הם מייצגים את מחלקת החומר בכללותה.הסיבה לכך היא שמקדמי הטמפרטורה של Br ו-Hcj שונים באופן משמעותי, כך שלעקומת הדה-מגנטיזציה תהיה "נקודת פיתול" בטמפרטורה גבוהה.

הפסדים בלתי הפיכים אך ניתנים לשחזור: הפסדים אלו מוגדרים כדה-מגנטיזציה חלקית של מגנט עקב חשיפה לטמפרטורות גבוהות או נמוכות, הפסדים אלו ניתנים להחלמה רק על ידי מגנטיזציה מחדש, המגנטיות אינה יכולה להתאושש כאשר הטמפרטורה חוזרת לערכה המקורי.הפסדים אלו מתרחשים כאשר נקודת הפעולה של המגנט נמצאת מתחת לנקודת הפיתול של עקומת הדה-מגנטיזציה.עיצוב מגנט קבוע יעיל צריך להיות בעל מעגל מגנטי בו המגנט פועל בחדירות הגבוהה מנקודת הפיתול של עקומת הדה-מגנטיזציה בטמפרטורה הגבוהה הצפויה, מה שימנע שינויים בביצועים בטמפרטורה גבוהה.

אובדן בלתי הפיך בלתי הפיך: מגנטים שנחשפים לטמפרטורות גבוהות במיוחד עוברים שינויים מתכתיים שלא ניתן לשחזר על ידי מגנטיזציה מחדש.הטבלה הבאה מציגה את הטמפרטורה הקריטית עבור חומרים שונים, כאשר: Tcurie היא טמפרטורת Curie שבה הרגע המגנטי הבסיסי עובר אקראי והחומר מנותק;Tmax היא טמפרטורת הפעולה המעשית המקסימלית של החומר העיקרי בקטגוריה הכללית.

המגנטים נעשים יציבים בטמפרטורה על ידי ביטול חלקי של המגנטים על ידי חשיפתם לטמפרטורות גבוהות בצורה מבוקרת.הירידה הקלה בצפיפות השטף משפרת את יציבות המגנט, שכן התחומים הפחות מכוונים הם הראשונים לאבד את הכיוון שלהם.מגנטים יציבים כאלה יציגו שטף מגנטי קבוע כאשר הם נחשפים לטמפרטורות שוות או נמוכות יותר.בנוסף, אצווה יציבה של מגנטים תציג וריאציה של שטף נמוכה יותר בהשוואה זה לזה, שכן החלק העליון של עקומת הפעמון עם מאפייני וריאציה נורמליים יהיה קרוב יותר לערך השטף של האצווה.


זמן פרסום: יולי-07-2022