常见问题——磁化和退磁

磁铁会在被排斥的瞬间击倒吗?

磁力线不能相互交叉,因此排斥的磁铁会产生径向矢量,当磁铁相互靠近时,径向矢量的强度会增加。 如果磁通密度的径向分量的幅度超过磁畴的矫顽力,磁体的特性就会发生变化。 这些变化是由于这些域的重新定位。

Nd-Fe-B、Sm-Co、陶瓷和粘合 Nd-Fe-B 等材料通常会发生非常小的永久性变化(如果有的话)。 当外部磁通密度和磁路可用的总磁通发生变化时,这会很明显。 在第二象限正态曲线中具有“拐点”的磁铁,例如 Alnico 5 或真正的陶瓷 5,可以看到明显的退磁。

磁化每种磁铁材料需要多少能量?

要使磁体完全饱和,它必须暴露在足够振幅的磁场中足够长的时间,以定向所有的磁体质量。

Alnico 需要 3000+ 奥斯特——可能需要更长的脉冲时间来克服大截面的涡流。 陶瓷需要 10,000+ 奥斯特。 Sm-Co 通常需要 20,000+ 奥斯特,但在某些等级上可能需要 40,000+ 奥斯特。 Nd-Fe-B 通常需要 30,000+ 奥斯特,但在某些等级上可能需要超过 40,000+ 奥斯特。 结合的 Nd-Fe-B 或 NeoForm 需要 35,000+ 奥斯特。

环形磁铁的磁极密度有什么限制? 例如,在一个 1.0″ OD x 0.5″ ID 的环上,最大极数是多少?

任何磁铁上的磁极密度都受到磁化所需能量、各向异性和几何形状的限制。 如果磁体是各向异性的,则需要径向定向以接受磁化模式。 如果它是各向同性的,它几乎可以在任何配置中定向。

陶瓷磁体是最容易以多极方式磁化的材料之一。 直径为 1.0 英寸的环可以有 100 个以上的极点,但通常需要少于 24 个。重要的是要记住,随着极点密度的增加,外部场的饱和深度和范围会减小。 因此,磁体外径和内径之间的壁厚应减小以节省材料成本。 此外,随着极密度的增加,能量需求也会增加。 其直接结果是,需要更高磁化力的粘合和全致密 Nd-Fe-B 等材料在可用磁极密度方面通常比陶瓷更受限制。

专门设计的磁化器和固定装置能够磁化直径为 1.0 英寸、具有 240 多个磁极的全致密 NdFeB 磁体。 不幸的是,磁化过程非常费力和耗时,使得大量此类产品不切实际。 此外,如上所述,如此高的磁极密度限制了磁场的范围。 如果没有极其严格的公差和同心度,标准传感设备可能无法检测到此类磁体中的磁场变化。

什么是磁化过程?

高能材料通常通过将一组电容器放电到零件周围的空心螺线管或一堆零件中来磁化。 电流脉冲提供能量以克服由于零件几何形状导致的自退磁效应,以及对齐磁畴所需的能量。 降低自退磁效应的一种方法是增加被磁化物质的磁导系数(负载线)。 这很容易通过堆叠部件来创建更长的磁长度来完成。 限制因素是在分离磁化的磁体堆叠时可能造成人员伤害和部件物理损坏。

在充磁过程中,首先在螺线管绕组周围形成磁场,然后随时间扩展和衰减。 为了完全有效,到达磁体中心的脉冲必须具有足够的幅度以对齐那里的磁畴。 当磁化具有低电阻率和/或垂直于取向方向的大面积部件时,涡流会减慢磁化场传播到部件中的速度,因此脉冲宽度是一个重要的考虑因素。

脉冲宽度由励磁系统的电抗(包括电容器组)以及螺线管的电阻和电感决定。 宽脉冲确保所有磁畴都暴露在足够的磁场强度下。 但是,如果脉冲宽度超过必要值,则会因热量而导致损失,因此必须妥善规划生产磁化系统。

当成排运输磁铁(例如块状)时,移除磁铁的正确方法是什么?

每行应首先与相邻行分开。 为此,应直接拉开该排(不要将一排滑下另一排)。 为了隔离单个磁体,应将磁体直接拉离下一个磁体。 不要以任何方式滑动磁铁。 可能需要“打破”手指上的磁铁堆。 只要不允许面彼此滑动,这是可以接受的。

这些规则适用于所有磁铁,但它们对于处理铝镍钴磁铁至关重要。 相互滑动铝镍钴磁铁可能会导致磁极倾斜。

为什么我的磁铁读数偏低?

由于大多数磁测量是使用高斯计进行的,因此通常有必要首先质疑测量技术。 如果未制造测试夹具且探头未完全专用于测试单个产品,则使用高斯计和探头获取的读数容易出现重复性问题。 高斯探头受到制造限制,这可能导致探头本身的反对称。 如果位置不固定,从探头的一侧到另一侧的变化可能会在磁性样本中表现为低场读数。 还必须确保测试附近没有磁性材料。 如果一块钢(或钢台)靠近测试设备,一些磁通量可能会从磁铁分流,导致异常。

如果测量技术可靠,则必须考虑材料限制。 铝镍钴磁铁因产生磁性不规则而臭名昭著。 它们的低矫顽力使它们很容易消磁。 简单地将两个 Alnico 磁铁排斥(NN 或 SS)通常足以降低 Alnico 磁铁的性能。 因此,在处理这些磁铁时,限制它们暴露在去磁场中是很重要的。 否则可能会产生低磁性读数。

今天的先进材料比铝镍钴具有更高的矫顽力,并且不易出现同样的性能下降。 如果这些材料(陶瓷、Sm-Co、Nd-Fe-B)读数偏低,则该材料可能未完全饱和。 这种情况很少发生,但通常是由充磁夹具随时间退化引起的。 由于在发生灾难性故障之前磁化装置没有退化的物理迹象,因此矫顽力较高的磁体可能在不饱和状态下运输。

为什么在高能材料中开发多极 OD/ID 磁化模式如此困难?

连续表面上的多极磁化是通过向表面注入高强度磁场来实现的,因为没有凸极可供使用。 虽然磁化矢量可能与极区中的取向方向平行,但所有磁通量必须在磁体表面下方的两极之间过渡。 此处,磁化矢量垂直于方向,磁化阻力约为两倍,感应较小。

因为不可能用导体围绕单个磁极,所以必须使用带有缠绕磁极延伸部分的钢夹具将磁化场引导至零件。 这将磁化绕组置于不太有利、更远的位置,并驱动钢制夹具进入饱和状态,如果它产生必须通过额外能量输入来克服的损耗。 夹具中的磁场也必须在相邻磁极之间过渡。 这发生在钢夹具的未缠绕部分,其中泄漏的磁通损失不受限制,并且这些损失也必须通过更多的能量输入来补偿。

磁极之间的可用空间限制了导体的尺寸和线圈的匝数,因此,尽管所需的能量更大,但线圈设计本身提供的能量更少,并且线圈升温更快。 加热会降低导体的机械强度,而强磁场会在导体中施加很大的拉应力,因此在某些时候导体会被撕裂。 这些考虑使得多极 ID 夹具比多极 OD 夹具更难制造。

 磁化螺线管内的单个高能磁铁需要大量的能量脉冲; 多极磁化类似于试图使磁体在线圈外部的轴上具有降低的轴向场密度。

实验