رابطه علمی بین اندازه حلقه آهنربای نئودیمیوم و قدرت مغناطیسی آن چیست؟

1. تعریف اساسی از قدرت مغناطیسی
قدرت میدان مغناطیسی سطح (واحد: گاوس یا تسلا): اندازه میدان مغناطیسی را روی سطح آهنربا نشان می دهد ، که مستقیماً بر نیروی جذب یا نیروی موجود در جسم خارجی تأثیر می گذارد.
شار مغناطیسی (واحد: وبر): مربوط به حجم آهنربا. هرچه حجم بزرگتر باشد ، کل شار مغناطیسی بیشتر می شود.
محصول انرژی مغناطیسی (BHMAX): پارامتری که ظرفیت ذخیره انرژی آهنربا را اندازه گیری می کند ، که با بازداشت (BR) و نیروی اجباری (HC) خود ماده تعیین می شود.

آهنربای حلقه نئودیمیوم

2. تأثیر پارامترهای اندازه بر نیروی مغناطیسی
قطر بیرونی (OD) و قطر داخلی (ID):
افزایش در قطر بیرونی: سطح مقطع آهنربا را افزایش دهید (سطح مقطع دایره ای = π × (OD²-ID²)/4) ، کل شار مغناطیسی به همین ترتیب افزایش می یابد ، اما قدرت میدان مغناطیسی سطح ممکن است به دلیل انتشار توزیع میدان مغناطیسی کمی کاهش یابد.
افزایش در قطر داخلی: تحت همان قطر بیرونی ، افزایش قطر داخلی باعث کاهش حجم آهنربا می شود و در نتیجه باعث کاهش کل شار مغناطیسی می شود ، اما میدان مغناطیسی در ناحیه مرکزی ممکن است بیشتر متمرکز باشد (برای مثال ، هنگامی که محوری مغناطیسی می شود).
ضخامت (قد):
افزایش ضخامت به طور مستقیم باعث افزایش حجم آهنربا می شود و در نتیجه کل شار مغناطیسی افزایش می یابد. با این حال ، مقاومت میدان مغناطیسی سطح به صورت خطی افزایش نمی یابد ، زیرا میرایی میدان مغناطیسی به طور معکوس با مربع فاصله متناسب است و ضخامت بیش از حد ممکن است باعث شود توزیع میدان مغناطیسی پراکنده تر شود.

3. جهت مغناطیسی و توزیع میدان مغناطیسی
مغناطیس محوری (میدان مغناطیسی در امتداد جهت ضخامت حلقه):
میدان مغناطیسی در هر دو انتهای حلقه (سطوح بالا و پایین) متمرکز شده است و میدان مغناطیسی موجود در ناحیه سوراخ مرکزی ضعیف است. افزایش ضخامت مسیر میدان مغناطیسی را گسترش می دهد و ممکن است استحکام میدان مغناطیسی سطح را کمی کاهش دهد.
مغناطیس شعاعی (میدان مغناطیسی در امتداد دور حلقه):
میدان مغناطیسی روی سطوح داخلی و بیرونی حلقه متمرکز شده است. در این زمان ، اختلاف اندازه بین قطر داخلی و قطر بیرونی بر یکنواختی میدان مغناطیسی تأثیر می گذارد و یک قطر داخلی کوچکتر ممکن است منجر به غلظت میدان مغناطیسی داخلی قوی تر شود.

4. اثر زمینه دفع پایین (زمینه عواملی)
میدان مغناطیسی معکوس تولید شده توسط شکل آهنربا ، قدرت میدان مغناطیسی مؤثر را تضعیف می کند.
ضریب عوامل عوامل فاجعه حلقه حلقه مربوط به نسبت ابعاد آن (ضخامت/قطر) است. حلقه های مغناطیسی نازک تر دارای زمینه های دیاگناسیون سازی قوی تر هستند که ممکن است باعث شود نیروی مغناطیسی واقعی از ارزش نظری پایین تر باشد. حلقه های مغناطیسی ضخیم تر اثر عواملی ضعیف تر دارند و نیروی مغناطیسی به عملکرد نظری مواد نزدیکتر است.

5. مدل ریاضی و قانون تجربی
فرمول شار مغناطیسی: شار مغناطیسی کل φ ≈ Br × A (A سطح مقطع است) ، نشان می دهد که قطر بیرونی و قطر داخلی به طور غیرمستقیم با تأثیرگذاری بر ناحیه مقطع ، شار مغناطیسی را تعیین می کند.
برآورد مقاومت میدان مغناطیسی سطح: برای آهنرباهای حلقه ای مغناطیسی ، مقاومت میدان مغناطیسی سطح (B) با افزایش ضخامت به بازداشت (BR) نزدیک می شود ، اما تحت تأثیر میدان تخریب قرار می گیرد ، مقدار واقعی معمولاً 50 ٪ ~ 80 ٪ از BR است.
حد اندازه: هنگامی که اندازه آهنربا خیلی کوچک است (مانند حلقه های میکرو) ، اثر مرزی دانه مواد و دقت پردازش ممکن است باعث کاهش قابل توجهی در خواص مغناطیسی شود.

6. معاملات در برنامه های عملی
موتورها و ژنراتورها: شار مغناطیسی بالا مورد نیاز است و حلقه های مغناطیسی با قطر و ضخامت بیرونی بزرگتر معمولاً انتخاب می شوند ، اما محدودیت های فضا و تلفات جریان گرداب باید در نظر گرفته شود.
سنسورها و اتصال مغناطیسی: تکیه بر مقاومت میدان مغناطیسی سطح بالا ، قطر داخلی کوچکتر و حلقه های مغناطیسی نازک تر ممکن است برای تمرکز میدان مغناطیسی انتخاب شوند.
جذب مغناطیسی: کل شار مغناطیسی (نیروی جذب) و شیب میدان مغناطیسی (فاصله عمل) باید متعادل شوند. به عنوان مثال ، افزایش ضخامت می تواند فاصله جذب را افزایش دهد ، اما باید با مواد رسانا مغناطیسی بهینه شود.

7. مورد تأیید تجربی
قطر بیرونی ثابت است ، به قطر داخلی تغییر می کند: قطر داخلی از 5 میلی متر به 15 میلی متر (قطر بیرونی 30 میلی متر) افزایش می یابد ، کل شار مغناطیسی حدود 40 ٪ کاهش می یابد ، اما مقاومت میدان مغناطیسی در ناحیه مرکزی 20 ٪ افزایش می یابد (مغناطیس محوری).
ضخامت دو برابر شده: ضخامت از 5 میلی متر به 10 میلی متر افزایش می یابد (قطر بیرونی 20 میلی متر ، قطر داخلی 10 میلی متر) ، قدرت میدان مغناطیسی سطح از 4500 گاو به 6000 گاو افزایش می یابد ، اما وقتی همچنان به 15 میلی متر افزایش می یابد ، فقط به 6300 گاو افزایش می یابد ، و افزایش سرعت کاهش می یابد .