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为什么磁力变弱了?-退磁原因

  • 发布日期:2023-02-23 浏览次数:399
    • 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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