为什么磁力变弱了?-退磁原因

为什么磁力变弱了?-退磁原因
磁铁在使用过程中会改变其磁性强度。磁性自发增加的情况很少见,相反,磁性减少很常见。磁力减小的现象称为退磁。退磁可以产生“外”、“自身”和“温度”三种效果。换句话说,永磁体并不总是保持“长久”。“外消磁”、“自消磁”、“温度消磁”都会使磁铁不再是磁铁。磁力变化有可逆和不可逆之分,包括退磁。
以温度变化为例,当温度从室温变化时,磁力发生变化。当磁力恢复到原来的温度时,就会发生可逆变化(可逆退磁),而当它不恢复到原来的温度时,就会发生不可逆变化(不可逆退磁)。下面,我们就来看看削弱磁力的三大要素:外退磁、自退磁、温度退磁。
外磁场退磁磁铁可能会因外加磁场的影响而退磁。在某些情况下,它可以通过排斥磁铁简单地发生。
这种现象在矫顽力低的磁铁中特别容易发生,因此需要预先考虑使用目的,选择矫顽力高的材料等。我们以矫顽力相对较弱的铁氧体磁铁为例。
为了研究反向磁场的影响,我们使用 jh 曲线,它表示磁铁固有的磁化强度。①为某磁体bh曲线上的工作点。此时,设①'为①延伸到jh曲线上的垂线与jh曲线的交点。设连接①'和原点0的直线为直线①'0。如果在此施加反向磁场,则直线①'0 将平行移动反向磁场的量。令②'为施加反向磁场时①'的jh上的移动点。点②'的垂线与bh曲线的交点为②。如果把这里的反向磁场去掉再尝试恢复,点②就沿着反冲线移动,打到操作线上。①和③之间的磁通密度差异表现为外部磁场引起的退磁。
这种退磁是可逆退磁还是不可逆退磁取决于jh曲线是否经过拐点。在图中所示的示例中,已经超过拐点,导致不可逆退磁。如果相反磁场的平行运动不超过jh曲线的拐点,则为可逆退磁而不是不可逆,磁力将恢复到原来的状态。当我们 magtec 制造磁铁时,我们可能会检查周围区域是否有具有较大电磁力的零件。当周围存在较大的电磁力时,磁铁被设计为假设由于外部磁场而引起的消磁,如上所述。
自消磁有一种叫做自退磁的东西,磁力在磁铁体内逐渐衰减。自退磁是指磁铁内部产生的磁场从磁铁的极面引起的退磁。自退磁取决于磁铁的形状和尺寸比。在充磁的磁铁中,表面产生的磁场从n极向s极移动,但在磁铁内部,hd的磁场作用方向与磁化方向相反。该内部磁场称为退磁场,并在使磁铁退磁的方向上起作用。
该退磁场根据磁铁的尺寸比而变化,随着磁铁在磁化方向上变长而变小。自退磁的效果用bh曲线上工作点的磁通密度bd与退磁场hd之比表示。工作点的磁场hd与磁通密度bd之比称为磁导系数,用pc表示。
如果在退磁曲线上考虑这一点,它将是一条带有斜率的直线。这条直线称为工作线,与退磁曲线的交点称为工作点。磁导系数越大,工作线的倾斜度越接近b轴侧,越小越接近h轴侧。
磁导系数取决于磁体的几何形状。对于简单的形式,可以通过计算来近似。a为修正系数,一般在1.2~1.4左右。
因温度变化而退磁磁铁的磁性随温度而变化。对于钕磁铁和铁氧体磁铁,磁铁的设计必须使工作点不低于拐点,以避免不可逆退磁。当 magtec 制造磁铁时,我们会假设以下温度变化来设计磁铁。
高温退磁钕等稀土类磁铁在温度变化大的高温侧发生退磁。
包括钕磁铁在内的稀土类磁铁的br、hcb、hcj随温度升高而降低。据说这具有负温度系数。
考虑具有大磁导系数的钕磁铁 pc1 的情况。① 是某磁铁在 20°c 时的工作点。(2) 是温度达到 140°c 时磁铁的工作点。bh曲线随着温度的升高而变化,如图所示。看右图,工作点根据钕磁铁的 br 温度系数降低。这里使用 -0.12%/°c。在这种情况下,工作线没有超过bh曲线的拐点,所以当温度从高温回到原来的温度时,磁铁的工作点也回到原来的位置。即处于可逆退磁状态。
接下来,让我们考虑磁导系数为 pc0.2 的钕磁铁的情况,其磁导系数比以前小。①是磁铁的工作点。②为高温工作点。与pc1的情况不同的是,在(1)到(2)的过程中,通过了bh曲线的拐点。设拐点与运动直线的交点为k点。在这种情况下,它根据 br 温度系数变化,直到达到 k 点。从k点开始,发生畴壁变化,这是不可逆转的不可逆变化。③表示温度回到20℃时的工作点。在②到③的过程中,根据br温度系数恢复原状。
高温不可逆退磁取决于矫顽力hcb而不是剩磁磁通密度br。如果发生这种不可逆退磁,磁铁的磁力就会降低,不会恢复到原来的状态,所以设计时一定要注意。
低温退磁钕磁铁在高温下容易发生不可逆退磁,而铁氧体磁铁则有不同的趋势,下面进行说明。该图显示了铁氧体磁铁的 bh 曲线。铁氧体磁铁的br温度系数与钕磁铁一样为负温度系数,但铁氧体磁铁的矫顽力hcb为正温度系数,剩余磁通密度br降低。矫顽力hcj也表现出与hcb相同的趋势。相反,温度越向负侧变化,矫顽力hcb越低,剩余磁通密度br越高。这是铁氧体磁铁的一个特点,也是设计时需要注意的一点。
下面考虑某铁氧体磁铁的磁导系数小到pc0.2,室温下的工作点接近拐点的情况。①是某磁铁的工作点。+20°c。②为低温工作点。-20°c。由于温度下降,工作点 (1) 在垂直变化的 bh 曲线上移动到 (2)。换句话说,在室温下位于拐点上方的工作点 (1) 由于温度下降而下降到拐点下方的位置 (2)。可以确定在该状态下发生了不可逆退磁。
磁铁恢复到常温时的退磁量可以考虑如下。画一条直线连接 bh 曲线在室温和低温下的拐点。这称为信封。令s点为第三象限中表示b=h的直线与包络线的交点。接下来,画一条连接低温下工作点②和点s的直线,设③为这条直线与常温下bh曲线的交点。以③点为起点,画一条与室温下bh曲线斜率相同的反冲线(平行线)。反冲线与pc0.2作用线的交点为④。这个④是温度从低温再次回到室温时的工作点,室温下工作点①和④之间的br之差就是不可逆退磁量。这称为铁氧体磁铁的低温退磁。
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