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為什么磁力變弱了?-退磁原因

  • 發布日期:2023-02-23      瀏覽次數:836
    • 為什么磁力變弱了?-退磁原因

      磁鐵在使用過程中會改變其磁性強度。
      磁性自發增加的情況很少見,相反,磁性減少很常見。磁力減小的現象稱為退磁。
      退磁可以產生“外"、“自身"和“溫度"三種效果。
      換句話說,永磁體并不總是保持“長久"。“外消磁"、“自消磁"、“溫度消磁"都會使磁鐵不再是磁鐵。
      磁力變化有可逆和不可逆之分,包括退磁。

      以溫度變化為例,當溫度從室溫變化時,磁力發生變化。
      當磁力恢復到原來的溫度時,就會發生可逆變化(可逆退磁),而當它不恢復到原來的溫度時,就會發生不可逆變化(不可逆退磁)。
      下面,我們就來看看削弱磁力的三大要素:外退磁、自退磁、溫度退磁。

      外磁場退磁

      磁鐵可能會因外加磁場的影響而退磁。
      在某些情況下,它可以通過排斥磁鐵簡單地發生。

      這種現象在矯頑力低的磁鐵中特別容易發生,因此需要預先考慮使用目的,選擇矯頑力高的材料等。
      我們以
      矯頑力相對較弱的鐵氧體磁鐵為例。

      為了研究反向磁場的影響,我們使用 JH 曲線,它表示磁鐵固有的磁化強度。
      ①為某磁體BH曲線上的工作點。
      此時,設①'為①延伸到JH曲線上的垂線與JH曲線的交點。
      設連接①'和原點0的直線為直線①'0。
      如果在此施加反向磁場,則直線①'0 將平行移動反向磁場的量。
      令②'為施加反向磁場時①'的JH上的移動點。
      點②'的垂線與BH曲線的交點為②。
      如果把這里的反向磁場去掉再嘗試恢復,點②就沿著反沖線移動,打到操作線上。
      ①和③之間的磁通密度差異表現為外部磁場引起的退磁。

      這種退磁是可逆退磁還是不可逆退磁取決于JH曲線是否經過拐點。
      在圖中所示的示例中,已經超過拐點,導致不可逆退磁。
      如果相反磁場的平行運動不超過JH曲線的拐點,則為可逆退磁而不是不可逆,磁力將恢復到原來的狀態。
      當我們 Magtec 制造磁鐵時,我們可能會檢查周圍區域是否有具有較大電磁力的零件。當周圍存在較大的電磁力時,磁鐵被設計為假設由于外部磁場而引起的消磁,如上所述。

       

      自消磁

      有一種叫做自退磁的東西,磁力在磁鐵體內逐漸衰減。
      自退磁是指磁鐵內部產生的磁場從磁鐵的極面引起的退磁。
      自退磁取決于磁鐵的形狀和尺寸比。
      在充磁的磁鐵中,表面產生的磁場從N極向S極移動,但在磁鐵內部,Hd的磁場作用方向與磁化方向相反。
      該內部磁場稱為退磁場,并在使磁鐵退磁的方向上起作用。

      該退磁場根據磁鐵的尺寸比而變化,隨著磁鐵在磁化方向上變長而變小。
      自退磁的效果用BH曲線上工作點的磁通密度Bd與退磁場Hd之比表示。
      工作點的磁場Hd與磁通密度Bd之比稱為磁導系數,用Pc表示。

      如果在退磁曲線上考慮這一點,它將是一條帶有斜率的直線。
      這條直線稱為工作線,與退磁曲線的交點稱為工作點。
      磁導系數越大,工作線的傾斜度越接近B軸側,越小越接近H軸側。

      磁導系數取決于磁體的幾何形狀。
      對于簡單的形式,可以通過計算來近似。
      a為修正系數,一般在1.2~1.4左右。

       

      因溫度變化而退磁

      磁鐵的磁性隨溫度而變化。
      對于釹磁鐵和鐵氧體磁鐵,磁鐵的設計必須使工作點不低于拐點,以避免不可逆退磁。
      當 Magtec 制造磁鐵時,我們會假設以下溫度變化來設計磁鐵。

       

      高溫退磁

      釹等稀土類磁鐵在溫度變化大的高溫側發生退磁。

      包括釹磁鐵在內的稀土類磁鐵的Br、Hcb、Hcj隨溫度升高而降低。據說這具有負溫度系數。

      考慮具有大磁導系數的釹磁鐵 Pc1 的情況。
      ① 是某磁鐵在 20°C 時的工作點。
      (2) 是溫度達到 140°C 時磁鐵的工作點。
      BH曲線隨著溫度的升高而變化,如圖所示。
      看右圖,工作點根據釹磁鐵的 Br 溫度系數降低。這里使用 -0.12%/°C。
      在這種情況下,工作線沒有超過BH曲線的拐點,所以當溫度從高溫回到原來的溫度時,磁鐵的工作點也回到原來的位置。即處于可逆退磁狀態。

      接下來,讓我們考慮磁導系數為 Pc0.2 的釹磁鐵的情況,其磁導系數比以前小。
      ①是磁鐵的工作點。
      ②為高溫工作點。
      與Pc1的情況不同的是,在(1)到(2)的過程中,通過了BH曲線的拐點。設拐點與運動直線的交點為K點。
      在這種情況下,它根據 Br 溫度系數變化,直到達到 K 點。
      從K點開始,發生疇壁變化,這是不可逆轉的不可逆變化。
      ③表示溫度回到20℃時的工作點。在②到③的過程中,根據Br溫度系數恢復原狀。

      高溫不可逆退磁取決于矯頑力Hcb而不是剩磁磁通密度Br。
      如果發生這種不可逆退磁,磁鐵的磁力就會降低,不會恢復到原來的狀態,所以設計時一定要注意。

       

      低溫退磁

      釹磁鐵在高溫下容易發生不可逆退磁,而鐵氧體磁鐵則有不同的趨勢,下面進行說明。
      該圖顯示了鐵氧體磁鐵的 BH 曲線。
      鐵氧體磁鐵的Br溫度系數與釹磁鐵一樣為負溫度系數,但鐵氧體磁鐵的矯頑力Hcb為正溫度系數,剩余磁通密度Br降低。矯頑力Hcj也表現出與Hcb相同的趨勢。
      相反,溫度越向負側變化,矯頑力Hcb越低,剩余磁通密度Br越高。
      這是鐵氧體磁鐵的一個特點,也是設計時需要注意的一點。

      下面考慮某鐵氧體磁鐵的磁導系數小到Pc0.2,室溫下的工作點接近拐點的情況。
      ①是某磁鐵的工作點。+20°C。②為低溫工作點。-20°C。
      由于溫度下降,工作點 (1) 在垂直變化的 BH 曲線上移動到 (2)。
      換句話說,在室溫下位于拐點上方的工作點 (1) 由于溫度下降而下降到拐點下方的位置 (2)。
      可以確定在該狀態下發生了不可逆退磁。

      磁鐵恢復到常溫時的退磁量可以考慮如下。
      畫一條直線連接 BH 曲線在室溫和低溫下的拐點。這稱為信封。
      令S點為第三象限中表示B=H的直線與包絡線的交點。
      接下來,畫一條連接低溫下工作點②和點S的直線,設③為這條直線與常溫下BH曲線的交點。
      以③點為起點,畫一條與室溫下BH曲線斜率相同的反沖線(平行線)。
      反沖線與Pc0.2作用線的交點為④。
      這個④是溫度從低溫再次回到室溫時的工作點,室溫下工作點①和④之間的Br之差就是不可逆退磁量。這稱為鐵氧體磁鐵的低溫退磁。

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