Dikdörtgen Mıknatısın Homojen Olmayan Dış Manyetik Alanını Etkileyen Faktörler

Kalıcı mıknatısın dış manyetik alanının makroskobik homojensizliği, kalıcı mıknatısın uzaysal mesafesi ve şekil tasarımı ile yakından ilgilidir.Toz parçacıkları, yönelim derecesi, sinterleme ve katılaşma, mekanik işleme vb. gibi kalıcı mıknatıs teknolojisi, mıknatıslanma sapması, simetri ve pürüzsüzlük gibi kalıcı mıknatısın dış manyetik alanının tekdüzeliğini etkileyecektir.Piyasada kullanılan başlıca kalıcı mıknatıslar, dökme kalıcı mıknatıslar, ferrit kalıcı mıknatıslar, nadir toprak kalıcı mıknatıslar vb.'dir.

Şekil tasarımı, manyetikliğin giderilmesi, işçilik vb. ortak temel yasalar vardır.Bu yazıda, senkrotron radyasyon dalgalandırıcıları için anizotropik dikdörtgen neodimyum demir bor ve samaryum kobalt kalıcı mıknatıslar örnek olarak alınarak, kalıcı mıknatısların dış manyetik alanının homojenliğini etkileyen çeşitli faktörlerin teorik analizi gerçekleştirilmektedir. - salındırıcılar ve diğer yüksek hassasiyetli kalıcı mıknatıslar için hassas kalıcı mıknatıslar.Manyetik cihazın fiziksel tasarımı ve yüksek düzgünlükte kalıcı mıknatısların geliştirilmesi belirli bir referans temeli sağlar.

Dış manyetik alanın düzgün olmaması nedir?

Dikdörtgen bir mıknatısın dış manyetik alanının homojen olmaması genel olarak ana manyetik alan alanının tek biçimliliği ve göreceli boyutu, üç boyutlu kalıcı mıknatıslanma dağılımı (mıknatıslanma sapma açısı), N/G kutup alanı manyetik simetrisi anlamına gelir. alan ve manyetik alanın düzgünlüğü.Ana manyetik alanın iyi alan alanının düzgünlüğü genel olarak kesit alanının B0 manyetik alan değerinin oryantasyon yönünde dalgalanması ile ifade edilir.Dalgalanma değeri, farklı sabit mıknatıslı cihazların fiziksel tasarımına ve mühendislik geliştirme gereksinimlerine bağlıdır ve göstergeler de farklıdır.Kalıcı mıknatısların dış manyetik alanının sözde 'pürüzsüzlüğü', büyük bir 'testere dişi' manyetik alan dağılımı olmadığı anlamına gelir.

[Dikdörtgen bir kalıcı mıknatısın ana manyetik alanı Bz'nin uzaysal dağılımı]

İdeal düzgün mıknatıslanma koşulları altında, ana mıknatıslanma alanı Bz'nin iyi alan alanının dağılımı, göreceli alan boyutu ve uzaysal mesafe ile yakından ilişkilidir.Mesafe arttıkça: (a) → (b) → (c) → (d), merkezi alan Ana manyetik alan Bz'nin yoğunluğu giderek azalır ve iyi alanın alanı önce artar, sonra azalır (maksimum Şekil 1(c)'de) kenar bölgesindeki ana manyetik alan Bz mesafenin artmasıyla hızla azalmaktadır.Bu olgu aynı zamanda aynı koşullar altında kalıcı mıknatıslı cihazın manyetik aralığı azaldıkça, manyetik alanın tekdüzeliğinin optimize edilmiş bir optimal manyetik aralık değerine sahip olduğunu da gösterir.Bu aynı zamanda, küçük aralıklı bir manyetik devre koşulu altında, eğer manyetik alan yüksek kalite gereksinimlerine ulaşacaksa, kalıcı mıknatıs Tasarımının şekli, manyetik alan bütünlüğü, kalıcı mıknatıslı cihaz sistem tasarımı vb. daha yüksek gereksinimler ortaya koyar. .Kalıcı mıknatısın ana manyetik alanının iyi alan dağılımı, kalıcı mıknatısın şekil tasarımıyla yakından ilgilidir.Moleküler akım yöntemi, herhangi bir şekle sahip kalıcı mıknatısın dış manyetik alanını hesaplamak için kullanılabilir. Uzaysal dağılım modeli.

Dikdörtgen Neodim Mıknatısın Homojen Olmayan Dış Manyetik Alanını Etkileyen Faktörler

Demanyetizasyon alanı

Manyetikliği giderme alanı, kalıcı mıknatısın dış manyetik alanının mikro-homojenliği üzerinde karmaşık bir etkiye sahiptir.

Mühendislikte kalıcı mıknatıslar açık devrede kullanılır ve kalıcı mıknatıslar ile elektromıknatıslar arasındaki önemli farklardan biri olan manyetikliği giderme alanı vardır.Kalıcı mıknatıs, etkisi altında mıknatıslandığında, iç manyetik alan, dış manyetik alana eşit değildir.Manyetikliği giderme alanının boyutu ve dağılımı esas olarak kalıcı mıknatısın geometrisi ve boyutu tarafından belirlenir.Demanyetize edici bir alan mevcut olduğunda, düzgün bir dış manyetik alanda mıknatıslanmış olsa bile, kalıcı mıknatısın içinde oluşturulan manyetik alan tekdüze olmadığından, çoğu durumda kalıcı mıknatıs garanti edilemez.Mıknatısın kesinlikle düzgün mıknatıslanması.Teori, yalnızca elipsoidal kalıcı mıknatısların düzgün mıknatıslanma gereksinimlerini karşılayabileceğini kanıtlıyor.

Amper moleküler akım bakış açısına göre, demanyetizasyon alanının neden olduğu düzensiz mıknatıslanma nedeniyle, kalıcı mıknatısın iç moleküler akımı tamamen dengelenemez ve kalıcı mıknatıs yalnızca yüzey makromoleküler akımına sahiptir.İdeal olmayan koşullar altında, kalıcı mıknatısın iç moleküler akımı tamamen dengelenemez.Mikro akımın geri kalan kısmı da sayısız 'küçük kalıcı mıknatıs'a eşdeğer bir manyetik alan üretir.Makroskobik olarak, 'küçük kalıcı mıknatıs' tarafından üretilen manyetik alan ve kalıcı mıknatısın ideal olmayan koşullar altındaki genel dış manyetik alanı vektörel olarak üst üste bindirilir; bu da mıknatıslanma sapma açısı gibi kalıcılığı etkiler. Dağılım, karmaşık sistemik mikroskobik etkiler üretir.

Süreç faktörleri

Manyetizma ve manyetik malzeme bilimi ilkelerinin analizinden, kalıcı bir mıknatısın dış manyetik alanının homojen olmamasının esas olarak manyetik yapısının homojen olmamasından kaynaklandığı anlaşılmaktadır.Anizotropik kalıcı mıknatıslar için, toz parçacıklarının kalitesi, kalıcı mıknatısın iyi bir mikroskobik manyetik yapıya ve temel yönelim koşuluna sahip olmasını sağlamaktır.İdeal manyetik toz parçacıkları şunlardır:

1. Toz parçacık boyutu küçüktür ve dağılımı dardır, tüm toz parçacıkları tek kristallidir.

2. Toz parçacıkları eliptiktir.

3. Toz parçacıklarının az sayıda kristal kusuru.

4. Toz parçacıklarının yüzeyinde daha az yabancı madde ve gaz adsorbe edilir.

NdFeB kalıcı mıknatıslar için, hızlı ölçek (SC) + hidrojen kırma (HD) + jet değirmen (JM) prosesi kullanıldığında, üretilen toz parçacıklarının teknik sonuçları bir şekilde ideal duruma yakındır, ancak prosesin de optimize edilmesi gerekmektedir. .İyileştirmeler ideal modele yakın toz parçacıkları üretebilir.Samaryum-kobalt kalıcı mıknatıslar için, alaşım özelliklerindeki farklılık nedeniyle, gerçek üretimde jet frezeleme gibi neodimyum demir bor kalıcı mıknatısların gelişmiş toz haline getirme işleminin basit bir şekilde uygulanması imkansızdır.İdeal modele yakın eliptik şekil, oksidasyon-redüksiyon difüzyonu gibi işlemlerle üretilebilir.Toz parçacıkları.Geleneksel toz metalurjisi prosesi benimsenirse temel sorun, toz partikül boyutu dağılım aralığının nispeten geniş olması, şeklin çeşitli olması ve kristal kusurlarının çok olmasıdır.

【(a) İdeal toz parçacık modeli;(b) Düzensiz manyetik faz kristal tane şekli】

Yönelim derecesi, anizotropik kalıcı mıknatısların bir dizi teknik parametresi üzerinde son derece önemli bir etkiye sahiptir ve kalıcı mıknatısın makroskopik dış manyetik alanının (mıknatıslanma sapma açısı, mikroskobik pürüzsüzlük, simetri vb.) tek biçimliliğini kısıtlar.Aynı tasarım ve süreç altında Yönelim derecesi, kalıcı mıknatısın anizotropi derecesini gösterir.Oryantasyon derecesi ne kadar yüksek olursa, kalıcı mıknatısın oryantasyon yönündeki kalıcı mıknatıslanma Bz de o kadar yüksek olur ve diğer yönlerdeki Bx, By kalıcı mıknatıslığı o kadar küçük olur; yani, oryantasyon derecesi ne kadar yüksek olursa, mıknatıslanma sapma açısı o kadar küçük olur.Ancak yönelimin yüksek derecesi, manyetik alanın mikroskobik düzgünlüğü ve simetrisinin iyi olduğu ve aralarındaki ilişkinin daha karmaşık olduğu anlamına gelmez.Yönlendirme derecesi, esas olarak yönlendirme alanı kuvveti, toz partikül şekli ve boyutu ve kalıplama yöntemi, Toz gevşek paketleme yoğunluğu vb. dahil olmak üzere birçok faktörden etkilenir.

İdeal modele yakın toz parçacıkları ve uygun gevşek paketleme yoğunluğu, manyetik alan yönlendirmeli kalıplama sırasında akışkanlığı artıracak ve böylece yönlendirme derecesini büyük ölçüde artıracaktır.Toz parçacıklarının güçlü manyetik alan yönelimli kalıplama işlemi, yüksek yönelimli kalıcı mıknatıslar elde etmek için gereklidir. Örneğin, tipik ev tipi kalıplama yöntemleri arasında paralel kalıplama (ADP), dikey kalıplama izostatik (TDP), kauçuk kalıp izostatik (RIP) ve Bu üç kalıplama yöntemiyle elde edilen yönlendirme dereceleri önemli ölçüde farklıdır.

ADP genellikle yönelim derecesine zarar verecek düşük-orta manyetik kalıcı mıknatısların kalıplama işleminin tasarımında kullanılır;TDP, yüksek performanslı kalıcı mıknatıslar için kullanılan ve aynı zamanda yönlendirme derecesinde belirli bir hasara sahip olan bir kalıplama teknolojisidir.

Sinterleme ve katılaştırma

Uygulama, kalıcı mıknatısların sinterlenmesinde ve katılaşmasında yerçekiminin ve diğer faktörlerin etkisinin, değişen derecelerde yoğunluk eşitsizliğine ve yönelim bozulmasına neden olacağını ve bunun aynı zamanda kalıcı mıknatısın dış manyetik düzgünlüğünü, mıknatıslanma sapma açısını ve simetrisini de bozacağını kanıtlamıştır. alan.

Düzgün yönlendirilmiş bir kalıcı mıknatıs ham maddesinin elde edilmesi, kalıcı mıknatısın iyi bir dış manyetik alan bütünlüğüne sahip olmasını sağlamanın birincil koşuludur.Kalıplama sırasında proses, kalıptaki gevşek toz partikül düzeneğinin manyetik alanın merkezinde olmasını ve simetrik olarak dağılmasını sağlayacak şekilde optimize edilmelidir.Sinterlenmiş kalıcı mıknatısın, boyut gereksinimlerini karşılayan kalıcı mıknatıs bileşenleri elde etmek için dilimleme, ön taşlama, bitirme ve diğer işlemlerden geçmesi gerekir.Yüksek düzgünlük gereksinimlerine sahip kalıcı mıknatıslar için işleme prosesinin manyetik alanın düzgünlüğü üzerinde de önemli bir etkisi vardır.

Aslında, silindirik, kiremit şekilli, halka şekilli ve diğer özel şekilli kalıcı mıknatıslar için, dökme kalıcı mıknatıslar ve ferritler için, kalıcı mıknatısların dış manyetik alanının homojen olmadığı yasası ve fikri temel olarak aynıdır. yukarıda, ancak gerçek mühendislikte, kalıcı mıknatısların şekil tasarımı ve dış manyetik alanın tekdüze olmayan teknik gereksinimlerinin birleşimi, geliştirme sürecinde belirli ayarlamalar gerektirir.