Neodym-Magnete klein
Kleine Neodym-Magnete sind aufgrund ihrer starken magnetischen Eigenschaften sehr vielseitig und in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich. Hier sind einige häufige Anwendungen:
Bastel- und Heimwerkerprojekte: Kleine Neodym-Magnete werden häufig für Bastel- und Heimwerkerprojekte verwendet, z. B. zur Herstellung von Kühlschrankmagneten, Magnetschmuck und magnetischen Verschlussmechanismen für Schachteln und Türen.
Hobby- und Modellbau: Hobby- und Modellbauer verwenden kleine Neodym-Magnete für verschiedene Zwecke, z. B. zum Befestigen abnehmbarer Teile in Modellfahrzeugen oder -flugzeugen, zum Herstellen magnetischer Verschlüsse für Modellgebäude oder zum Hinzufügen magnetischer Merkmale zu Modelleisenbahnsätzen.
Elektronik: Kleine Neodym-Magnete werden in kleinen elektronischen Geräten wie Kopfhörern, Lautsprechern und Mikrofonen verwendet, um elektrische Energie in Schall umzuwandeln.
Medizinische Geräte: In medizinischen Geräten werden kleine Neodym-Magnete in Anwendungen wie Magnetresonanztomographen (MRT), Magnettherapiegeräten und Prothesen verwendet.
Sensoranwendungen: Sie werden in Sensoren zur Erkennung von Magnetfeldern eingesetzt, z. B. in Kompassen, Kfz-Sensoren und in der industriellen Automatisierung.
Heimwerken: Kleine Neodym-Magnete können für verschiedene Heimwerkerprojekte verwendet werden, z. B. für Schranktürverschlüsse, magnetische Werkzeughalter und magnetische Messerablagen.
Bildungszwecke: Sie werden häufig in Bildungseinrichtungen eingesetzt, um magnetische Prinzipien zu demonstrieren und Experimente im Physikunterricht durchzuführen.
Schmuck und Modeaccessoires: Kleine Neodym-Magnete können in Schmuck und Modeaccessoires eingearbeitet werden, um einzigartige Designs zu schaffen, z. B. Magnetverschlüsse für Armbänder und Halsketten.
Bei der Arbeit mit kleinen Neodym-Magneten ist es wichtig, vorsichtig mit ihnen umzugehen, da ihre starken Magnetfelder bei falscher Handhabung zu Quetschungen oder sogar Verletzungen führen können. Außerdem sollten sie von elektronischen Geräten und Kreditkarten ferngehalten werden, da sie deren Funktion beeinträchtigen können.
Jeder weiß, dass die Indikatoren für die Messung der Leistung von Neodym-Magneten und kleinen Ferromagneten die Remanenz Br, die Koerzitivkraft HcB, die intrinsische Koerzitivkraft HcJ und das maximale magnetische Energieprodukt (BH)max sind. Darüber hinaus werden in magnetischen Anwendungen auch die Richtungsabhängigkeit der Entmagnetisierungskurve und Hk verwendet. Es sind zwei Indikatoren, die den Ingenieuren sehr wichtig sind. Heute werde ich Ihnen die Bedeutung und die Einflussfaktoren dieser beiden Indikatoren vorstellen.
Zunächst wollen wir uns ansehen, was die intrinsische Kurve oder J~H-Entmagnetisierungskurve ist. Die intrinsische magnetische Induktionsstärke, die erzeugt wird, nachdem das Permanentmagnetmaterial unter der Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes magnetisiert wurde, wird als intrinsische magnetische Induktionsstärke Bi bezeichnet, die auch als magnetische Polarisationsstärke J bekannt ist.
Die Beziehung zwischen der magnetischen Polarisationsintensität J des kleinen Neodym-Magneten und der Intensität des äußeren Magnetfeldes H kann die Veränderungen der intrinsischen magnetischen Eigenschaften des Dauermagnetmaterials widerspiegeln. Sie wird als intrinsische Entmagnetisierungskurve bezeichnet, die auch als J~H-Entmagnetisierungskurve bezeichnet wird. (In diesem Artikel wird die Entmagnetisierungskurve zum Ausdruck gebracht)
Wenn die magnetische Polarisationsintensität J auf der Entmagnetisierungskurve 0 ist, wird die entsprechende Magnetfeldintensität als intrinsische Koerzitivkraft HcJ bezeichnet. Der Wert der intrinsischen Koerzitivkraft spiegelt die Fähigkeit von Dauermagnetwerkstoffen wider, der Entmagnetisierung zu widerstehen.
Kniespitze Hk
Aus der Abbildung ist leicht ersichtlich, dass die magnetische Induktionsintensität bzw. die magnetische Polarisationsintensität der kleinen Neodym-Magnete sehr langsam abnimmt, wenn das äußere Magnetfeld einen bestimmten Wert übersteigt, die magnetische Induktionsintensität des Magneten jedoch schnell abnimmt.
Üblicherweise wird der Punkt mit Ji=0,9Br oder 0,8Br auf der Entmagnetisierungskurve als Biegepunkt oder Kniepunkt der Entmagnetisierungskurve bezeichnet. Das entsprechende Magnetfeld an diesem Punkt ist Hk, was auch als Knie-Koerzitivkraft bezeichnet wird. Wenn das äußere Magnetfeld größer als Hk ist, erleidet die Leistung des Magneten erhebliche irreversible Verluste, weshalb der Hk-Wert von großer Bedeutung ist.
Die Debatte über die Knieposition
Es wurde viel darüber diskutiert, ob der Biegepunkt der Entmagnetisierungskurve bei Ji=0,9Br oder Ji=0,8Br oder an anderen Stellen gewählt werden sollte, und die Gelehrten haben unterschiedliche Auffassungen. Die IEC akzeptierte die von M. Katter vorgeschlagene Definition von Hk, aber sie gilt nur für NdFeB-Magnete mit HcJ größer als 400kA/M (5000 Oe). Der Wert von Hk wird als HDx bezeichnet, wobei x die prozentuale Verringerung auf der B-Achse darstellt, z. B. bedeutet HD10 den Punkt, an dem der HD-Wert 10% unter Br liegt, d. h. 0,9Br. (siehe IEC 60404-8-1:2015)
Rechtwinkligkeit Q
Wir verwenden das Verhältnis von Hk zu HcJ (Hk/HcJ), um die Rechteckigkeit Q der Entmagnetisierungskurve darzustellen. Der Wertebereich von Q liegt zwischen 0 und 1. Je näher Q bei 1 liegt, desto näher ist die Entmagnetisierungskurve an einem Quadrat (d. h. die Abbildung oben). Im Allgemeinen gehen wir davon aus, dass Produkte mit einer Rechteckigkeit Q>0,9 qualifizierte Produkte sind.
Beziehung zwischen Rechteckigkeit, maximalem magnetischen Energieprodukt und Rückgewinnungspermeabilität
Q=4μ0(BH)max/Jr2 kann man sehen, dass die Rechteckigkeit Q eine positive Korrelation mit dem maximalen magnetischen Energieprodukt (BH)max des NdFeB-Permanentmagnetmaterials hat, d. h. unter den gleichen Br-Bedingungen ist das maximale magnetische Energieprodukt (BH)max umso größer, je größer der Q-Wert ist.
Q=1/μrec, die Rechteckigkeit Q ist umgekehrt proportional zur Rückgewinnungspermeabilität μrec des Magneten. Je größer Q ist, desto näher liegt die Rückgewinnungspermeabilität μrec bei 1 und desto stärker ist die Fähigkeit des Materials, Störungen durch Faktoren wie äußere Magnetfelder und Umgebungstemperatur zu widerstehen Neodym-Magneten klein. Je besser seine Stabilität.
Faktoren, die die Rechtwinkligkeit des Magneten beeinflussen
Die Reinheit und der Anteil der Rohstoffe, die Gleichmäßigkeit der Pulverpartikel, die Sinter- und Pressverfahren und andere Faktoren beeinflussen die Rechteckigkeit von NdFeB-Neodym-Magneten gering. Wenn die Kristallkörner abnormal wachsen oder die Körner unregelmäßig sind, wird die Rechtwinkligkeit des Magneten abnehmen. . Einige Forscher [1] untersuchten die Auswirkungen von Seltenen Erden und Sauerstoffgehalt auf die Rechtwinkligkeit der Entmagnetisierungskurve von gesinterten Nd-Fe-B-Magneten und fanden:
1. Unter den gleichen Prozessbedingungen nimmt der Gehalt an Seltenen Erden allmählich zu, Br nimmt ab, Hcj nimmt zu, (BH)max bleibt im Wesentlichen unverändert, und die Rechteckigkeit steigt deutlich von 92,72% auf 98,80%.
2- Wiederholen Sie den Test an der Probe und halten Sie den Sauerstoffgehalt des Systems bei 0,01%, 0,02%, 0,03%, 0,04% bzw. 0,05% während des Luftstromfräsens, und die entsprechende Rechtwinkligkeit beträgt 98,53%, 98,68%, 95,41%, 90,55% und 86,17 %. Sie sind nummeriert mit 3-1#, 3-2#, 3-3#, 3-4# bzw. 3-5#. Die Beziehung zwischen der Rechteckigkeit und dem Sauerstoffgehalt des Magneten ist in der Abbildung dargestellt.
Die Entmagnetisierungskurve, die Rechteckigkeit (Q) und der Kniepunkt (Hk) sind wichtige Parameter zur Charakterisierung der magnetischen Eigenschaften von Materialien, einschließlich kleiner Neodym-Magnete.
Entmagnetisierungskurve: Diese Kurve stellt die Beziehung zwischen dem externen Magnetfeld (H), das an das Material angelegt wird, und der daraus resultierenden Magnetisierung (M) des Materials dar. Sie zeigt, wie leicht das Material magnetisiert und entmagnetisiert werden kann. Bei kleinen Neodym-Magneten zeigt die Entmagnetisierungskurve typischerweise einen steilen Anstieg der Magnetisierung bei zunehmendem äußerem Magnetfeld, bis sie die Sättigung erreicht, bei der eine weitere Erhöhung des angelegten Feldes nicht mehr zu einer signifikanten Erhöhung der Magnetisierung führt.
Rechteckigkeit (Q): Die Rechteckigkeit (Q) ist ein Maß dafür, wie quadratisch die Hystereseschleife der Entmagnetisierungskurve ist. Mit anderen Worten, sie gibt an, wie gut das Material seine Magnetisierung beibehält, nachdem es einem äußeren Magnetfeld ausgesetzt wurde. Eine hohe Rechteckigkeit bedeutet, dass das Material seine Magnetisierung gut beibehält und einen scharfen Übergang zwischen dem magnetisierten und dem entmagnetisierten Zustand aufweist. Bei kleinen Neodym-Magneten weist eine hohe Rechteckigkeit auf starke magnetische Eigenschaften hin.
Kniepunkt (Hk): Der Kniepunkt (Hk) ist der Punkt auf der Entmagnetisierungskurve, an dem sich die Steigung abrupt ändert, was auf eine deutliche Abnahme der Magnetisierung bei einer geringen Abnahme des angelegten Magnetfelds hinweist. Er stellt die Koerzitivfeldstärke des Materials dar, die das Maß für seinen Widerstand gegen Entmagnetisierung ist. Neodym-Magnete haben in der Regel einen hohen Kniepunkt, der auf eine hohe Koerzitivfeldstärke und eine hohe Entmagnetisierungsbeständigkeit hinweist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Parameter wichtige Informationen über die magnetischen Eigenschaften von Neodym-Magneten liefern, einschließlich ihrer Fähigkeit, die Magnetisierung beizubehalten (Rechtwinkligkeit) und der Entmagnetisierung zu widerstehen (Kniepunkt), was für ihre Leistung in verschiedenen Anwendungen entscheidend ist.
Das magnetische Moment ist ein wichtiger Parameter, der die magnetische Stärke von ferromagnetischen Materialien, insbesondere von Dauermagneten, beschreibt. Das magnetische Moment bei offenem Stromkreis ist einer der Indikatoren für die Werksqualifikation von fertigen Dauermagneten. In der heimischen Dauermagnetindustrie wird das magnetische Moment mit der Ausziehmethode gemessen. Im Allgemeinen ist eine weitere wichtige Verwendung dieser Methode zur Messung des magnetischen Moments, um die Gleichförmigkeit von großen Neodym-Dauermagneten klein zu testen.
Diese Prüfung ist grundsätzlich für Neodym-Permanentmagnete erforderlich, die in der Windenergieerzeugung und in Elektrofahrzeugen verwendet werden. Unser Land hat die Norm GB3217-2013 für die Messung des geschlossenen magnetischen Kreislaufs von Dauermagnetmaterialien formuliert, aber es gibt keine relevante Methodennorm für die Messung des magnetischen Moments im offenen Kreislauf, die für die oben genannten Anforderungen gilt.
Die derzeitige internationale Norm ist IEC60404-14 (Zieh- oder Rotationsverfahren zur Prüfung des magnetischen Dipolmoments ferromagnetischer Materialien), und mein Land ist bereits dabei, ähnliche Normen zu formulieren.
Durch Messung der Leerlaufprobe in einer Helmholtz-Spule mit einer streng kalibrierten Spulenkonstante k kann der Wert des magnetischen Flusses ermittelt und das magnetische Moment M des Materials aus dem Wert des magnetischen Flusses berechnet werden.
Wir müssen alle daran erinnern, dass es in der Produktion und im Handel sehr üblich ist, das magnetische Moment von Fertigprodukten oder Dauermagneten mit besonderen Formen zu messen, indem man die Spule unter offenem Stromkreis an kleinen Neodym-Magneten zieht. Allerdings bauen die Unternehmen in der Regel ihre eigenen Messgeräte und erhalten Spulen. Die Reproduzierbarkeit der Messung wird durch verschiedene Faktoren wie Kalibrierung und Betriebstechniken beeinflusst und ist schlecht.
Die Kalibrierung der Prüfspule erfordert das Durchleiten eines konstanten Stroms in einer Null-Magnetfeld-Umgebung, um die Größe des Magnetfelds zu testen, und dann die Konstanten der Prüfspule zu erhalten. Allerdings gibt es nur eine Handvoll von wirklich Null-Magnetfeld Labors auf der ganzen Welt, so dass die Kalibrierung von Prüfspulen ist schwierig, in der Industrie Neodym-Magneten klein zu fördern. Der Mangel an Kalibrierung von Prüfspulen wird sich direkt auf die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Prüfung, die wiederum über einige Handelsstreitigkeiten bringen kann.
Magnetisches Moment und Remanenz: stehen in einer funktionalen Beziehung und sind eng mit der Größe der kleinen Neodym-Magnete verbunden.
Wenn der magnetische Fluss oder das magnetische Moment des Magneten bekannt ist, wenn die Form und die Größe des Magneten bekannt sind, können die Br-, HcB- und (BH)max-Werte des Magneten durch Berechnung des Permeabilitätskoeffizienten Pc des Permanentmagnetmaterials erhalten werden; und umgekehrt Neodym-Magnete klein. Anhand der Form, der Abmessungen und der Remanenz kann jedoch das magnetische Moment des Magneten berechnet werden.
Magnetischer Permeabilitätskoeffizient Pc
Die kleinen Neodym-Dauermagnete arbeiten im offenen Kreislauf. Da der Magnet im Zustand des offenen Kreises unter der Wirkung des Entmagnetisierungsfeldes steht, liegt die magnetische Induktionsstärke des Dauermagneten im Arbeitszustand nicht am Br-Punkt im Zustand des geschlossenen Kreises, sondern an einer Entmagnetisierungskurve, die niedriger als Br ist. Ein bestimmter Punkt auf dem Magneten wird als Arbeitspunkt des Dauermagneten bezeichnet, wie z. B. Punkt D in der obigen Abbildung.
Der Arbeitspunkt bezieht sich auf die Form der Entmagnetisierungskurve und die Größe des Entmagnetisierungsfeldes des Magneten unter Arbeitsbedingungen. Die gerade Linie, die den Arbeitspunkt D und den Ursprung O verbindet, wird als Belastungslinie bezeichnet. Ihre Steigung steht im Zusammenhang mit dem Entmagnetisierungsfaktor des Magneten. Die Steigung der Belastungslinie wird auch als magnetische Permeabilität bezeichnet, die durch Pc (Permeanzkoeffizient) dargestellt wird.
Pc=BD/ HD=μ0(1-1/N) oder Pc=1-4π/N
Der Entmagnetisierungsfaktor steht in engem Zusammenhang mit der geometrischen Form des Magneten, so dass die Größe des Pc-Wertes eng mit der Form und Größe der Neodym-Magnete zusammenhängt. Je schlanker die Magnetisierungsrichtung ist, desto kleiner ist der Entmagnetisierungsfaktor. Je flacher die Magnetisierung ist, desto größer ist der Entmagnetisierungsfaktor. 0<N<1 oder 0<N<4π.
Wie lassen sich angesichts der Größe und Remanenz von gesintertem NdFeB das magnetische Moment und der magnetische Fluss berechnen?
1 - Berechnen Sie das Volumen und den Pc-Wert des Magneten auf der Grundlage seiner Form und Größe
2- Berechnung von Bdi auf der Grundlage der Beziehung zwischen Br und Bdi
Anmerkung: Bdi bezieht sich auf die intrinsische Flussdichte und die Rückgewinnungspermeabilität μrec=Br/HcB (bei gesintertem NdFeB wird üblicherweise 1,05 als Schätzwert verwendet)
3- Berechnen Sie das magnetische Moment des Magneten nach Bdi=Magnetisches Moment/Volumen rückwärts
4. Gemäß dem magnetischen Moment M = k * Ф kann der magnetische Fluss Ф simuliert und berechnet werden, wenn die Spulenkonstante k bestimmt ist.
Bitte beachten:
Das nach der obigen Methode berechnete magnetische Moment ist ein geschätzter theoretischer Wert, der sich oft vom tatsächlich gemessenen Wert unterscheidet. Dies wird durch die Kristallstruktur des Magneten selbst sowie durch den Einfluss der äußeren Umgebung und der Prüfspule beeinflusst.
Sie können im Internet nach einigen Rechnern für das magnetische Moment oder nach Berechnungsmodellen suchen. In den meisten dieser Rechner wird die magnetische Permeabilität μrec auf 1,05 gesetzt, die nicht anhand der Remanenz und Koerzitivfeldstärke des Magneten selbst berechnet wird. Das magnetische Moment kann nur als Anhaltspunkt verwendet werden.
