Como afectan o tempo e a temperatura a estabilidade dos imáns permanentes

A capacidade dun imán permanente para soportar un campo magnético externo débese á anisotropía de cristal dentro do material magnético que "bloquea" pequenos dominios magnéticos no seu lugar.Unha vez establecida a magnetización inicial, estas posicións permanecen as mesmas ata que se aplica unha forza que excede o dominio magnético bloqueado e a enerxía necesaria para interferir co campo magnético producido polo imán permanente varía para cada material.Os imáns permanentes poden xerar unha coercitividade (Hcj) extremadamente alta, mantendo o aliñamento do dominio en presenza de campos magnéticos externos elevados.

A estabilidade pódese describir como as propiedades magnéticas repetitivas dun material en condicións especificadas durante a vida útil do imán.Os factores que afectan a estabilidade do imán inclúen o tempo, a temperatura, os cambios na reluctancia, os campos magnéticos adversos, a radiación, os choques, as tensións e as vibracións.

O tempo ten pouco efecto nos imáns permanentes modernos, que os estudos demostraron cambiar inmediatamente despois da magnetización.Estes cambios, coñecidos como "fluencia magnética", ocorren cando os dominios magnéticos menos estables se ven afectados por flutuacións de enerxía térmica ou magnética, mesmo en ambientes térmicamente estables.Esta variación diminúe a medida que diminúe o número de rexións inestables.

É improbable que os imáns de terras raras experimenten este efecto debido á súa extremadamente alta coercitividad.Un estudo comparativo de tempo máis longo fronte ao fluxo magnético mostra que os imáns permanentes recentemente magnetizados perden unha pequena cantidade de fluxo magnético co paso do tempo.Durante máis de 100.000 horas, a perda de material de samario cobalto é basicamente cero, mentres que a perda de material Alnico de baixa permeabilidade é inferior ao 3%.

Os efectos da temperatura divídense en tres categorías: perdas reversibles, perdas irreversibles pero recuperables e perdas irreversibles e irrecuperables.

Perdas reversibles: son as perdas que se recuperan cando o imán volve á súa temperatura orixinal, a estabilización permanente do imán non pode eliminar as perdas reversibles.As perdas reversibles descríbense mediante o coeficiente de temperatura reversible (Tc), como se mostra na táboa seguinte.Tc exprésase como unha porcentaxe por grao Celsius, estes números varían segundo o grao específico de cada material, pero son representativos da clase de material no seu conxunto.Isto débese a que os coeficientes de temperatura de Br e Hcj son significativamente diferentes, polo que a curva de desmagnetización terá un "punto de inflexión" a alta temperatura.

Perdas irreversibles pero recuperables: estas perdas defínense como a desmagnetización parcial dun imán debido á exposición a altas ou baixas temperaturas, estas perdas só poden ser recuperadas por reimantación, o magnetismo non se pode recuperar cando a temperatura volve ao seu valor orixinal.Estas perdas ocorren cando o punto de funcionamento do imán está por debaixo do punto de inflexión da curva de desmagnetización.Un deseño de imán permanente eficaz debe ter un circuíto magnético no que o imán opere cunha permeabilidade superior ao punto de inflexión da curva de desmagnetización á alta temperatura esperada, o que evitará cambios de rendemento a alta temperatura.

Perda irreversible e irrecuperable: os imáns expostos a temperaturas extremadamente altas sofren cambios metalúrxicos que non se poden recuperar por remagnetización.A seguinte táboa mostra a temperatura crítica para varios materiais, onde: Tcurie é a temperatura de Curie á que se aleatoriza o momento magnético fundamental e se desmagnetiza o material;Tmax é a temperatura máxima de funcionamento práctica do material primario na categoría xeral.

Os imáns fanse estables á temperatura desmagnetizando parcialmente os imáns expoñendoos a altas temperaturas de forma controlada.A lixeira diminución da densidade de fluxo mellora a estabilidade do imán, xa que os dominios menos orientados son os primeiros en perder a súa orientación.Estes imáns estables mostrarán un fluxo magnético constante cando se expoñan a temperaturas iguais ou inferiores.Ademais, un lote estable de imáns presentará unha menor variación de fluxo en comparación entre si, xa que a parte superior da curva de campá con características de variación normais estará máis preto do valor de fluxo do lote.


Hora de publicación: 07-07-2022