Aimant permanent NdFeB
L'aimant permanent ndfeb prend une certaine forme. Par exemple, si la courbe d'aimantation en circuit ouvert est mesurée dans les directions x, y et z de l'aimant, on peut constater que dans la direction x, seul un champ magnétique faible (H1) est nécessaire pour l'aimanter jusqu'à la saturation technique, tandis que dans les directions y et z, des champs magnétiques plus élevés sont nécessaires pour l'aimanter jusqu'à la saturation technique.
Ce phénomène est appelé anisotropie de forme de l'aimant permanent ndfeb . La direction qui nécessite un champ magnétique plus faible pour l'aimanter jusqu'à la saturation technique est appelée direction de magnétisation facile ; la direction qui nécessite le champ magnétique le plus important pour l'aimanter jusqu'à la saturation technique est appelée direction de magnétisation difficile.
Pourquoi les aimants permanents d'une certaine forme (non sphérique) présentent-ils une anisotropie de forme ? Cette question est liée au champ de démagnétisation de l'aimant permanent ndfeb.
Nous savons que les aimants permanents en forme de bloc ou de cylindre ont toujours des pôles N et des pôles S. La présence de pôles magnétiques génère des champs magnétiques autour et à l'intérieur des aimants. La présence de pôles magnétiques génère des champs magnétiques autour et à l'intérieur des aimants. Le champ magnétique généré par les pôles magnétiques des aimants permanents va toujours du pôle N au pôle S, à la fois autour et à l'intérieur des aimants.
Le champ de démagnétisation à l'intérieur de l'aimant permanent ndfeb est représenté par Hd, et sa direction va du pôle N au pôle S. La direction du moment magnétique Mm ou la direction de l'intensité de l'aimantation va du pôle N au pôle S. La direction du moment magnétique de l'aimant permanent ndfeb Mm ou la direction de l'intensité de l'aimantation va du pôle S au pôle N. Le Hd à l'intérieur de l'aimant permanent est opposé à la direction de l'intensité de l'aimantation. Le Hd à l'intérieur de l'aimant permanent est opposé à la direction de l'intensité de l'aimantation M, et joue un rôle de démagnétisation, c'est pourquoi on l'appelle le champ de démagnétisation.
Comment le champ de démagnétisation d'un aimant permanent ndfeb est-il généré ? Nous pouvons considérer qu'un aimant permanent est composé de deux aimants, A et B. L'aimant A se trouve dans le champ magnétique généré par l'aimant B, et l'aimant B se trouve également dans le champ magnétique généré par l'aimant A. Ces champs magnétiques vont du pôle N au pôle S, et sont donc opposés à la direction de l'intensité d'aimantation de l'aimant, c'est ce qu'on appelle le champ de démagnétisation.
L'intensité du champ de démagnétisation d'un aimant permanent ndfeb est liée à la forme et à la taille de l'aimant permanent. Par exemple, l'intensité du champ de démagnétisation d'un aimant permanent en forme d'anneau varie en fonction de la taille de la fente de l'aimant permanent en forme d'anneau (c'est-à-dire la longueur de l'aimant permanent).
Lors de l'aimantation le long de l'axe de l'aimant permanent ndfeb en forme d'anneau, aucun champ de démagnétisation n'est généré ; lorsque l'aimant permanent en forme d'anneau est coupé en deux, le champ de démagnétisation du demi-anneau est Hd ; plus l'aimant permanent en forme d'anneau est coupé court, plus la valeur absolue du champ de démagnétisation Hd est élevée. L'ordre dans lequel la valeur absolue du champ de désaimantation augmente progressivement est Hd(e)>Hd(d) >Hd(c) >Hd(b) >Hd(a)→0.
On peut en déduire que lorsque la force coercitive Hcj de l'aimant permanent n'est pas suffisamment importante, si l'aimant permanent est rendu mince, il peut ne pas être en mesure d'être magnétisé le long de la direction mince parce que le champ de démagnétisation est trop important.
L'exemple ci-dessus montre que la taille du champ de démagnétisation d'un aimant permanent est liée au rapport entre la forme et la taille de l'aimant. Les calculs expérimentaux et théoriques peuvent prouver que le champ de démagnétisation d'un aimant permanent est Hd=-NM, où M est l'intensité de l'aimant permanent et N le facteur de démagnétisation. Le signe négatif dans la formule indique que Hd est dans la direction opposée à M.
Pour un aimant permanent ndfeb en forme de barreau rond infiniment long, le facteur de démagnétisation N1 dans la direction de la longueur et le facteur de démagnétisation Nd dans la direction du diamètre peuvent être exprimés comme suit, où k est le facteur de taille, k=l/d, d est le diamètre de l'aimant en forme de barreau, et l est la longueur.
Le facteur de démagnétisation de tout aimant permanent ndfeb dans trois directions mutuellement perpendiculaires (N1+Nd+Nd=1) est égal à 1,0. On constate que k=l/d=0, ce qui équivaut à une plaque très mince, et son facteur de démagnétisation N1→1,0 ;
Pour un aimant permanent en forme de barreau rond magnétisé dans la direction axiale, le changement de son facteur de démagnétisation le long de la longueur l est illustré dans la figure suivante aimant permanent ndfeb. Lorsque la longueur l est équivalente à 200 fois le diamètre, son facteur de démagnétisation peut être ignoré et son champ de démagnétisation peut être considéré.
Pour les matériaux magnétiques permanents tels que le NdFeB, nous utilisons principalement leur capacité à générer et à conserver le magnétisme, qui est l'exigence fonctionnelle la plus fondamentale pour les matériaux magnétiques. Comment mesurer la capacité des aimants à générer et à conserver le magnétisme ? Nous utilisons généralement quatre indicateurs : la rémanence Br, la coercivité Hcb, la coercivité intrinsèque Hcj et le produit d'énergie magnétique maximale BH (max).
Pour bien comprendre les indicateurs ci-dessus, il faut d'abord comprendre la courbe de démagnétisation. Étant donné que les matériaux magnétiques permanents doivent d'abord être magnétisés et que l'aimant permanent ndfeb doit, après magnétisation, résister à divers facteurs défavorables au magnétisme pendant son utilisation, la courbe de démagnétisation peut refléter efficacement les performances globales de l'aimant.
L'image ci-dessus représente une boucle d'hystérésis typique d'un aimant permanent ndfeb. Le premier quadrant est la courbe d'aimantation, le deuxième quadrant est la courbe de démagnétisation, le troisième quadrant est la courbe d'aimantation inverse et le quatrième quadrant est la courbe de démagnétisation inverse. L'axe horizontal représente l'intensité du champ magnétique externe H, et l'axe vertical représente l'intensité de l'induction magnétique B et l'intensité de la polarisation magnétique J.
[En d'autres termes, l'intensité de l'induction magnétique B est l'accumulation du champ magnétique externe et du champ magnétique interne de l'aimant, et l'intensité de la polarisation magnétique J est le champ magnétique interne de l'aimant.]
Les quatre paramètres de performance magnétique que sont la rémanence, la force coercitive, la force coercitive intrinsèque et le produit énergétique magnétique maximal sont tous dérivés de la courbe de démagnétisation. La ligne rouge de l'image ci-dessus est la courbe de démagnétisation J-H (courbe du changement de l'intensité de polarisation magnétique J et du champ magnétique externe H), également appelée courbe de démagnétisation intrinsèque de l'aimant permanent ndfeb, et la ligne bleue est la courbe de démagnétisation B-H (courbe du changement de l'intensité de l'induction magnétique B et du champ magnétique externe H). Nous utilisons de petites boîtes pour représenter les domaines magnétiques.
Les domaines magnétiques peuvent être considérés comme de minuscules aimants. Un aimant est composé d'un grand nombre de domaines magnétiques. La flèche représente la direction de l'aimantation spontanée, l'axe C du domaine magnétique. Pour un aimant permanent dans un état magnétiquement neutre (en termes simples, un aimant permanent ndfeb qui n'a pas été chargé), la plupart des domaines magnétiques sont dans les mêmes coordonnées mais leurs directions s'annulent, de sorte qu'aucun magnétisme n'est visible à l'extérieur.
Lorsque le champ magnétique externe appliqué augmente dans la direction opposée, les domaines magnétiques de l'aimant se déplacent et tournent progressivement, comme le montre la figure 5. Lorsque l'intensité du champ magnétique atteint une certaine valeur, l'intensité de l'induction magnétique B de l'aimant tombe à 0. En d'autres termes, l'intensité du champ magnétique retenu à l'intérieur de l'aimant et l'intensité du champ magnétique externe inverse s'annulent l'une l'autre.
La valeur correspondante de l'intensité du champ magnétique à ce moment est appelée coercivité magnétique Hcb (également écrite bHc), avec des unités de Oe ou kA/m. La coercivité magnétique Hcb est étroitement liée à la pente de la courbe de désaimantation J-H. Si les domaines magnétiques des aimants permanents ndfeb ne sont pas susceptibles de se déplacer ou de tourner dans un court laps de temps, la ligne J-H sera très droite, de sorte que la valeur de Hcb sera infiniment proche de Br, et la limite supérieure de Hcb est Br, Hcb=Br.
Il s'agit d'une situation idéale, ce qui signifie que les domaines magnétiques n'ont pas tendance à s'inverser avant que l'intensité du champ magnétique inverse n'atteigne la valeur Br. Ainsi, l'aimant est très stable, c'est-à-dire qu'il a une très forte capacité à résister à la démagnétisation dans l'état initial de la valeur du champ magnétique inverse inférieure à Br.
Lorsque le champ magnétique inverse continue d'augmenter et atteint une valeur critique, des domaines magnétiques inverses apparaissent rapidement, entraînant une chute rapide de l'intensité de la polarisation magnétique de l'aimant jusqu'à 0. En termes simples, l'intensité du champ magnétique retenu à l'intérieur de l'aimant tombe à 0, comme le montre la figure 6. La valeur correspondante de l'intensité du champ magnétique à ce moment est appelée force coercitive intrinsèque Hcj (également écrite jHc), avec des unités de Oe ou kA/m.
La force coercitive intrinsèque est une grandeur physique qui reflète l'ampleur de la capacité de l'aimant permanent ndfeb à résister à la démagnétisation. Plus la force coercitive intrinsèque est élevée, plus la capacité à résister à la désaimantation est forte, ou plus précisément, plus la capacité à résister à une désaimantation complète est forte. Une attention particulière doit être accordée à la différence entre Hcj et Hcb. Lorsque Hcj est supérieur à Br, la valeur limite de Hcb est Br. Lorsque Hcj est inférieur à Br, la valeur limite de Hcb est Hcj.
Le produit de B et H correspondant à un point quelconque de la courbe de désaimantation B-H est appelé produit d'énergie magnétique. La valeur maximale est le produit d'énergie magnétique maximal (BH)max. Théoriquement, le produit d'énergie magnétique maximal (BH)max=½ Br². Le produit d'énergie magnétique maximal tient compte à la fois de la rémanence et de la coercivité magnétique. Sa valeur représente l'ampleur de l'énergie magnétique contenue dans l'aimant et peut également refléter l'inclinaison initiale de la ligne J-H. L'unité est le GOe ou j/m². L'unité est le GOe ou j/m³.
Si les quatre paramètres ci-dessus sont encore difficiles à comprendre, vous pouvez simplement penser que l'aimant est une tasse d'eau, la magnétisation est le chauffage, la rémanence est la chaleur de l'eau après l'arrêt du chauffage, la démagnétisation est comme le refroidissement de l'eau aimant ndfeb permanent, Hcb est lorsque la basse température ambiante atteint une certaine valeur, il compense la chaleur de l'eau, et la chaleur globale n'est pas réfléchie vers l'extérieur, et Hcj est la valeur de la basse température ambiante nécessaire pour réduire complètement la chaleur de l'eau à 0.
En ce qui concerne les paramètres magnétiques susmentionnés, il convient de prêter attention aux points suivants dans les applications pratiques :
1. Pour les aimants qui nécessitent des champs magnétiques puissants, nous devons généralement augmenter leur rémanence autant que possible pour libérer plus de magnétisme, mais il convient de noter que cela suppose qu'il n'y ait pas de démagnétisation. Si la démagnétisation existe, le simple fait d'augmenter la rémanence peut être inefficace aimant permanent ndfeb, et Hcj doit être augmenté pour réduire la démagnétisation. L'exemple le plus simple est celui d'un aimant à disque D10*1.
Le magnétisme de surface de 54H est plus élevé que celui de N54. La raison en est que le Hcj de 54H est plus élevé, ce qui permet d'utiliser pleinement son Br, alors que le Hcj de N54 est très faible et ne peut pas le maintenir dans un état non démagnétisé. Quel que soit le niveau de Br, son magnétisme ne peut pas être pleinement utilisé.
2. Pour les aimants qui nécessitent une forte capacité d'anti-démagnétisation et une grande stabilité, nous devons généralement augmenter Hcj, et la valeur Hcb doit être aussi proche que possible de Br aimant permanent ndfeb.
3. Pour les aimants qui nécessitent une bonne résistance à la température, nous choisissons généralement d'augmenter Hcj, car le coefficient de température de la coercivité des aimants permanents NdFeB ayant le même Hcj n'est pas très différent. L'effet le plus direct de l'augmentation de Hcj est de faire en sorte que le point d'inflexion de la ligne B-H apparaisse le plus tard possible ou n'apparaisse pas du tout. Si des exigences strictes sont imposées à la stabilité de la température, les exigences de Hcb doivent également être prises en compte pour minimiser la pente de la ligne B-H afin de réduire l'amplitude de l'atténuation irréversible de l'aimant.
