你能解释一下矫顽力和内在矫顽力之间的区别吗?
本征矫顽力是闭合电路结构中磁体材料的矫顽力。 闭路配置意味着磁铁没有任何裸露的磁极。 闭合电路配置的一些示例是圆周磁化的环形,或挤压在电磁铁的极片之间的块或圆盘。
如果磁铁处于闭合电路配置并且没有任何裸露的磁极,则不会产生外部磁场。 如果它不产生磁场,它通常没有任何用处。
正常矫顽力,简称矫顽力,描述了开路配置中的磁体,这对于大多数应用都是典型的。
通常,随着 Nd-Fe-B 材料的最大能量积上升,Hci 下降。 什么时候以及为什么我应该关心?
您应该注意磁铁是否会暴露在高温下(高于 150 °F/65 °C),磁铁是否会排斥,或者磁铁是否会进入正交或海尔贝克组件。
您应该注意,因为低 Hci 磁铁会不可逆转地失去大量磁力。 通常这可以通过重新磁化来恢复,但如果它们处于复杂的装配中,您可能需要将其拆开。
在偶极子中,为什么有时要在间隙中产生奥斯特,有时又要在间隙中产生通量? 有什么区别,如果有的话?
我们通常测量高斯磁场强度,但如果该磁场用于磁化其他东西,它就会变成奥斯特磁化力。 由于磁导率(U)等于B/H,只要U=1,B就等于H。在cgs系统中,空气的磁导率是1,磁化力(H)的单位是奥斯特,单位通量密度的单位是高斯,因此奥斯特在数值上等同于高斯 (B=H)。 请注意,“缝隙中的通量”必须除以缝隙面积(以厘米为单位)才能得到以高斯或奥斯特为单位的值。
我订购的磁铁的 Br 规格为 12.4 kG – 为什么磁通密度测量值仅为 3.0 kG?
这可以通过参考磁导系数的永磁体特性得到最好的解释,磁导系数严格由几何形状决定。 一般来说,较长的磁铁具有较大的磁导系数。 此外,具有较高磁导系数的磁体在较高工作点起作用。 现在,想象一下拉伸一块磁铁,使其磁长度无限大。 根据前面的几句话,这将导致磁体具有尽可能大的磁导系数,因此具有尽可能高的工作点。 这是磁铁在 Br 运行的唯一配置。
任何其他几何配置都将在小于此的某个点运行。 由于实际磁体的离散长度小于无穷大,因此它们会受到这种几何约束的影响,并在低于 Br 值的水平下运行。 此外,磁铁的 Br 值并不表示在磁铁外部看到的场密度。 它是磁体内部的感应场,当磁化力被移除并且磁导系数为无穷大时,它仍然存在。
为了做功,磁通量必须离开磁铁并在空间中感应出磁场。 该感应场将随磁铁外部的位置而变化。 许多图像显示了空间中的磁通量线图(例如学校的铁屑实验)。 高斯读数测量密度,或者这些线在任何给定空间中的密集程度。 磁铁的表面会产生最高的高斯读数,因为(几乎)磁铁产生的所有磁通量都从磁极面射出。 然而,这个读数仍然不等于 Br。 这是由于上一段中提到的几何限制。 当磁力线进入外部世界时,它们会变得不那么密集,因为它们会走向最近的磁导材料(通常是同一磁铁的相反极)。 因此,在设计磁体时,不仅要考虑材料的磁特性,还要考虑拟议形状的几何效应。
磁化至饱和在磁性能方面是什么意思?
所有“可磁化”材料始终在其热状态允许的情况下被完全磁化。 这是因为绕轨道运行的不成对电子自旋是原子磁矩的来源。 这些完全磁化的原子磁铁以相同的方向自行组装成团块或区域。 然后磁畴将自身定向以相互抵消,因此没有可测量的外部磁场。 磁化是将所有域转为共同排列的过程,因此磁体呈现出外部磁场。
磁化材料所需的能量取决于许多因素,而保留的能量与磁体材料的几何形状和矫顽力有关。 磁化至饱和意味着所有域都将旋转到共同排列。 这是不可能的,因为所需的能量随着磁化水平的增加而逐渐增加。 过去,普遍接受的“完全饱和”标准是,当施加两倍的磁化能量时,感应不会有可测量的增加。 对于大型高能磁体,这在今天是不可能的,或者说是不切实际的,但这可以通过小规模样品来实现。 来自小样本的测试数据随后可用于确定较大线圈中较大部件所需的磁化场。
材料制造商通常会说明磁化具有产生最大能量积的几何形状的零件所需的磁场。 由于这种情况很少见,并且可测量的磁性取决于形状,因此 Dexter 使用边界元分析模型为单个零件建立了测试限制,该模型考虑了零件的几何形状和材料的属性。
什么是极面?
对于具有垂直于磁化方向的均匀横截面和均匀磁性的部件,极性表面约占磁体总表面积的一半。 这不仅包括磁铁的一端,还包括一半的侧面区域。 如果磁铁的一极端比另一极大,或磁性能不均匀,则一极端的磁通密度将与另一极端的磁通密度不同,极表面积将调整以补偿直到极实力相当。 当用观察纸观察时,中性区将向显示更高通量密度的极点偏移。
什么是杆强度?
磁极强度定义为通过磁极的总磁通量,并且由于每条磁通量线从一个极表面连续穿过内部和外部,因此磁体的两个磁极具有相等的磁极强度。
北极的定义是什么? 为什么北极更恰当地称为“North-SEEKING”极点? 我如何找到它?
我们使用磁性材料生产商协会 (MMPA) 的定义,其中指出“磁铁的北极是被吸引到地理北极的那一极。 因此,磁铁的北极与磁罗盘的寻北极相斥”。 换句话说,如果您想使用指南针,请记住指南针的南极将指示我们磁铁的北极。
指南针的北极更恰当地称为寻北极,因为它“寻找”地理北极。 但很少有人花时间说“北寻极”。
如果您要使用指南针来确定极性,指南针的南极将指向磁铁的北极。 不过,不要让指南针离磁铁太近,否则您可能会以错误的方式重新磁化指南针!
如果要使用高斯计,则必须使用轴向探头。 为您提供正面读数的磁铁一侧将是北极。
最简单的方法是拿一块标有北极的磁铁,看看哪一侧吸引和排斥另一侧磁铁。 异极相吸,异极相斥。
磁通密度和场强之间有什么区别? 磁路设计者应该更关心哪一个?为什么?
通量密度是每单位面积的通量线的量度。 每平方厘米磁通线值的单位是高斯,由高斯计读取。 场强一般指感兴趣区域内可用的总通量,单位为麦克斯韦或韦伯; 就像使用搜索线圈进行磁通计测量时一样。
磁铁只会产生一定量的磁通量,具体取决于其材料、尺寸和几何形状。 磁路设计人员必须以最有效的方式利用可用磁通量来实现预期结果。 这通常转化为在定义区域产生一些磁通密度值。
什么是磁导系数以及它如何用于磁性设计?
从广义上讲,磁导系数是磁铁或磁路的品质因数,表示磁通量从北极传播到南极的难易程度(当然,磁通量实际上并不传播或流动. 但是,以这种方式描述系统在概念上是有益的)。
磁化后,磁铁或磁路将在该磁铁的退磁曲线上的某个点运行。 某些形状的磁路将比其他形状在退磁曲线的下方运行。 通过使用纯粹基于磁路几何参数的值计算的磁导系数允许磁性设计工程师确定磁体在退磁曲线上的这个工作点。
表明低磁导系数和高磁导系数磁铁之间定性差异的一个很好的例子是考虑一个长的铅笔形磁铁(通过其长度磁化)和一个扁平的硬币形磁铁通过其厚度磁化。 在铅笔形磁铁的情况下,很明显,如果磁通量必须通过磁铁本身返回,或者如果磁通量必须在磁体之外传播,则磁通量必须从北极到南极传播的距离大致相同磁铁穿过周围的空气。 正如我们所知,磁通量(与所有物理系统一样)采用呈现给它的最简单路径(磁阻最小的路径)。 因此,在铅笔形磁铁中,绝大部分磁通量将通过磁铁本身的外部流动而到达磁铁的南极。 因此,磁铁的自退磁量 (Hd) 非常低。 在这种情况下,磁铁的运行非常接近 Br,在退磁曲线的高处。
考虑到扁平的硬币形磁铁,可以想象从北极表面的中心出现一条磁通量线。 这条磁通线将再次寻找阻力最小的路径。 然而,在硬币形磁铁中,通过周围空气到达相反磁极的路径相当长。 事实上,在某些情况下,磁通量更愿意通过磁铁本身(与其磁化方向相反)返回,以便到达南极。 在这种情况下,磁铁的自退磁量可能非常大。 在这种情况下,Hd 具有相当高的值,并且磁铁将在退磁曲线的下方运行得更远,更接近 Hc。
渗透系数在数学上等于 Bd/Hd。 磁导系数的计算允许磁体设计工程师通过从 BH 曲线的原点以等于磁导系数的梯度构建负载线来确定磁体的工作点。 此负载线与退磁曲线(在点 (Hd, Bd) 处)的交点是磁铁的工作点。
磁场形状和磁体比例之间的关系是什么?材料类型是否有所不同?
通量线采用最容易(最低磁阻)的路线从一个极地表面到另一个极地表面。 这意味着所有穿过隔离磁铁的磁通线都会尽快弯曲到一边。 因为通量向极端的边缘聚集,所以径向通量密度增加。 使用铁屑查看磁场形状,这给出了从一极到另一极的弯曲磁力线的外观,磁力线在磁体末端的浓度更高,并且一些磁力线从磁体的侧面弯曲。 如果离轴磁通矢量振幅大于磁体该部分磁畴的矫顽力,则较弱的磁畴将与矢量对齐。
磁场形状也由磁体几何形状或磁导系数 (PC) 决定,它与磁体的有效 l/d(等效长度/直径比)有关。 退磁总电阻与长度和矫顽力 (Hc) 的乘积成正比,因此较长的磁体具有较高的 PC 和较小的自退磁效应 (Hd)。 较长磁体中的较大磁极间距会导致更大的磁场“范围”以及从磁体侧面出现的磁力线。 地球磁场就是一个例子。
所有高矫顽力材料(奥斯特中 Hc 的值接近高斯中 Br 的值),如稀土和陶瓷,都具有相似的外场形状。 由于退磁电阻(Hc)几乎等于剩磁(Br),外部磁场强度(Bd)对内部磁畴排列的影响较小,因此有效磁极似乎在磁场中的磁极末端线图。
低矫顽力材料(如 Alnico 5)具有不同的外场形状,因为 Hc 远低于 Br。 Alnico 5 的 Hc 约为 Br 的 5%,因此磁体自身的外场 Bd 会影响内部畴向极端的对齐。 因此,在空芯线圈中磁化后,开路铝镍钴磁棒的端部和拐角处的畴不会保持对齐(除非保留),并且绘制的外部磁力线似乎在磁体的极性表面下方有一个焦点。 计算中经常使用 0.7 的长度系数来说明这种影响(极点从每个极端偏移 15%)。 然而,0.85 是更现实的长度系数,对于铝镍钴磁体而言,其几何形状会导致它们在第二象限曲线的膝盖上方运行。
磁铁磁铁的尺寸和形状与磁场的形状和强度有什么关系?
例如,对于放在桌子上的“U”形磁铁,保持器应与磁铁深度(朝向桌子)一样“深”,并且保持器厚度应约为磁极宽度的 2/3。 这是基于这样一个事实,即最好的磁体材料的 Br 值大约是最好的钢的 Bs 的 2/3。 对于较低等级的材料(较低的 Br),保持器厚度应为 (Br / 18000) x Wp(磁极宽度)。 对于 Alnico 2,这将是 7500 / 18000 x Wp,或 0.42″ 对于 1.0″ 的 Wp。
磁铁应用中的开路和闭路有什么区别?
单独运行的磁铁称为开路应用。 有很多开路应用,例如用于驱动霍尔效应设备和簧片开关的永磁体。 亥姆霍兹线圈测量是开路测试,因为在测试期间磁通路径中没有其他磁性材料。 开路磁铁的磁导系数仅由磁铁的几何形状决定。 例如,长度等于其半径的磁铁将具有接近 1.0 的 PC。
一个真正的闭合磁路将具有由高磁导率材料连接的磁极和无穷大的 Bd/Hd 比,因为 Hd=0。 当使用钢磁化夹具或在磁导率计中测试磁体时,此条件近似。 真正的闭合磁路几乎没有实用价值,因为没有外部磁通可用于执行功能。 然而,许多功能性磁路的封闭性大于开放性,即它们具有高 PC 值。 磁路 PC 值的估计值是电路中磁体的磁性长度除以工作间隙的长度。 对于电机,这可能是 5 英寸厚的磁铁除以 025 英寸的间隙长度,估计 PC 值为 20。
固有曲线和正态曲线有什么区别? 我知道我们在设计磁铁的时候一般都是用正态曲线,那么什么时候用本征曲线呢?
“本性”被定义为“属于事物的真实本性”。 对于永磁体,本征是指其内部磁参数,称为 Bd(i) 和 Hc(i)。 由于无法直接测量内部值,我们从它们与外部参数 Bd 和 Hd 的关系中获得它们。 该关系表明 Bd(i) = Bd – Hd,因此可以从正态曲线构建本征曲线。 在永磁体运行的第二象限中,H 为负,因此 Bd(i) = Bd – (-Hd) = Bd+Hd。 在通常的操作条件下,Bd 总是小于 Bd(i)。
在闭合电路中,H = 0(无间隙),Bd = Bd(i) = Br。 但是,静磁路总会有空隙供其使用,因此自退磁力(Hd)始终存在。 外部磁通密度 Bd 称为“正常”磁通密度,用于电路设计,因为它表示在考虑自退磁场 Hd 后电路可用的磁通量。
在分析外部施加场的影响时,内在值变得很重要,例如在电机中,永磁体会受到强大的反向磁场的影响。 测量或计算的反向场强被绘制为固有负载线 [Bd(i)/Hd] 的偏移量 [Ha],以确定是否可能通过在其固有的膝盖上迫使磁铁发生任何永久性“击倒”曲线。 另一个必须考虑固有特性的地方是在计算磁体形状(磁导系数)对磁体饱和所需场强的影响时。
为什么吸引力比排斥力强? 磁力不应该相等且相反吗?
吸引的磁铁在它们接近时会在它们之间的间隙中产生增加的场强,因此产生更大的力。 原因是有效系统磁导系数 (PC) 随着磁铁靠近而增加。 当它们接近时,更多的磁通量线从一个磁铁流向另一个,而不是从同一磁铁的北极到南极。 这导致它们越来越像一个单一的、更长的磁体,具有更大的负载线斜率,从而增加两个磁体的 Bd 值并降低 Hd。 (PC = 蓝天/高清)
由于磁力线不能相互交叉,因此排斥的磁体的逆磁场被压缩。 随着磁体彼此靠近,逆磁场径向分量中的通量密度的振幅会增加,并且它们自身的更多外场 (Bd) 被推回磁体本身,成为自退磁场 (Hd) 的一部分. 由于 Bd 降低而 Hd 增加,PC 值随着排斥磁体越来越近而减小,并且可用于产生排斥力的外部场越少。 排斥磁体布置可以施加强烈的交叉场,其中磁畴对外部影响的抵抗力最小,因此可能会发生一定程度的退磁,具体取决于磁体的几何形状和材料的矫顽力。
