สาเหตุของการล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร

แม่เหล็กถาวรเป็นที่รู้กันว่าสามารถรักษาความเป็นแม่เหล็กไว้ได้เป็นระยะเวลานาน สามารถพบได้ในรูปแบบต่างๆ รวมถึงแม่เหล็กธรรมชาติ เช่น แมกนีไทต์ และแม่เหล็กประดิษฐ์ เช่น โลหะผสมอัลนิโก อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ ที่อาจนำไปสู่การสูญเสียสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรบางส่วนหรือทั้งหมด เนื่องจากอาจมีผลกระทบเชิงลบต่อจุดประสงค์ของสนามแม่เหล็ก ใบสมัคร.

การทำความเข้าใจกระบวนการล้างอำนาจแม่เหล็กและกลไกของมันเป็นสิ่งสำคัญ มีสภาวะทางกายภาพบางอย่างที่ต้องปฏิบัติตามหรือหลีกเลี่ยงเพื่อรักษาระดับแม่เหล็กที่ต้องการในการใช้งานแม่เหล็กถาวร การทำความคุ้นเคยกับสภาวะเหล่านี้จะช่วยลดความเสี่ยงของการล้างอำนาจแม่เหล็กและรับประกันอายุการใช้งานของสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กได้ยาวนาน

การล้างอำนาจแม่เหล็กหมายถึงอะไร?

พูดง่ายๆ ก็คือ การล้างอำนาจแม่เหล็กหมายถึงการลดลงหรือการกำจัดแม่เหล็กของแม่เหล็กออกโดยสมบูรณ์ หลักการทำงานของแม่เหล็กถาวรนั้นขึ้นอยู่กับการจัดเรียงพื้นที่ขนาดเล็กภายในวัสดุโลหะผสม พื้นที่เล็กๆ เหล่านี้เรียกว่าโดเมนแม่เหล็ก โดเมนแม่เหล็กแต่ละโดเมนทำหน้าที่เหมือนแม่เหล็กขนาดเล็กมากภายในส่วนที่ใหญ่กว่า ส่วนหนึ่งของกระบวนการพัฒนาแม่เหล็กถาวรเกี่ยวข้องกับการวางวัสดุแม่เหล็กที่มีความแข็งแรงสูง ซึ่งโดยทั่วไปคือ อัลนิโก เหล็กสตรอนเซียม (เรียกว่าเซรามิกหรือเฟอร์ไรต์) โบรอนเหล็กนีโอไดเมียม หรือโคบอลต์ซาแมเรียม ลงในสนามแม่เหล็กแรง ในกระบวนการทำให้วัสดุเป็นแม่เหล็ก โดเมนแม่เหล็กแต่ละโดเมนซึ่งมักจะชี้ไปในทิศทางต่างๆ จะจัดอยู่ในทิศทางของสนามแม่เหล็ก เมื่อโดเมนแม่เหล็กเกือบทั้งหมดอยู่ในแนวเดียวกับสนามแม่เหล็กดั้งเดิม วัสดุจะกลายเป็นแม่เหล็กถาวร เมื่อคุณล้างอำนาจแม่เหล็ก โดเมนแม่เหล็กของแม่เหล็กจะไม่อยู่ในแนวเดียวกันอีกต่อไป เป็นการจัดเรียงโดเมนแม่เหล็กเหล่านี้ที่ทำให้เกิดความเป็นแม่เหล็กของวัสดุ เมื่อสนามแม่เหล็ก (การจัดเรียงโดเมนแม่เหล็ก) หยุดชะงัก แม่เหล็กจะถูกล้างอำนาจแม่เหล็ก

จะล้างอำนาจแม่เหล็กแม่เหล็กถาวรได้อย่างไร?

บางครั้งผู้คนสับสนกับคำว่าแม่เหล็ก "ถาวร" กับ "ชั่วคราว" แม่เหล็กชั่วคราวจะทำหน้าที่เป็นแม่เหล็กเมื่อติดกับหรือใกล้วัตถุที่ปล่อยสนามแม่เหล็กออกมาเท่านั้น พวกมันสูญเสียความเป็นแม่เหล็กอย่างรวดเร็วเมื่อถอดแหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กออก ในทางตรงกันข้าม แม่เหล็กถาวรโดยทั่วไปจะรักษาสนามแม่เหล็กต่อเนื่องไว้อย่างอิสระภายใต้สภาวะการทำงานปกติ อย่างไรก็ตาม วัสดุแม่เหล็กถาวรยังคงสามารถล้างอำนาจแม่เหล็กได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ เช่น การสัมผัสกับความร้อนสูง การชนกับวัตถุอื่น การสูญเสียปริมาตร และการสัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่ขัดแย้งกัน

1. ความร้อน

อุณหภูมิที่สูงขึ้นเป็นปัจจัยที่พบบ่อยซึ่งสามารถนำไปสู่การลดอำนาจแม่เหล็กได้ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น การเคลื่อนที่ของอะตอมจะรุนแรงขึ้น จนเกินกว่าการจัดตำแหน่งของโดเมนแม่เหล็กในที่สุด อุณหภูมิกูรีแสดงถึงจุดวิกฤตที่โลหะผสมแม่เหล็กสูญเสียคุณลักษณะแม่เหล็กถาวรไปโดยสิ้นเชิงและไม่สามารถย้อนกลับได้ อย่างไรก็ตาม แม้ว่าอุณหภูมิของแม่เหล็กจะเข้าใกล้จุดกูรี ระดับการล้างอำนาจแม่เหล็กก็อาจเกิดขึ้นได้หลากหลาย ขอบเขตของการล้างอำนาจแม่เหล็กจะแตกต่างกันไปอย่างมากขึ้นอยู่กับวัสดุและเกรดเฉพาะของแม่เหล็กที่เป็นปัญหา และโดยทั่วไปจะแสดงด้วยเส้นโค้งการล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็ก

โดยทั่วไปแล้ว วัสดุแม่เหล็กถาวรบางชนิดมีความอ่อนไหวต่อการล้างอำนาจแม่เหล็กเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นมากกว่าวัสดุชนิดอื่น โดยทั่วไปแม่เหล็กนีโอไดเมียมจะไวต่ออุณหภูมิในการทำงานที่สูงขึ้นมากที่สุด และโดยทั่วไปจะต้านทานการล้างอำนาจแม่เหล็กจนกว่าอุณหภูมิในการทำงานจะสูงถึงประมาณ 100°C มีจำหน่ายวัสดุแม่เหล็กนีโอไดเมียมที่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 220°C แต่วัสดุเหล่านี้อาจมีราคาแพงมาก สำหรับแม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ ขีดจำกัดนี้คือ 350°C แม่เหล็กอัลนิโกนำเสนอคุณลักษณะด้านอุณหภูมิที่ดีที่สุดเมื่อเทียบกับวัสดุแม่เหล็กในการผลิตมาตรฐานใดๆ ที่มีอยู่ ทำให้สามารถใช้งานในการใช้งานต่อเนื่องที่คาดว่าจะมีอุณหภูมิสูงถึง 540°C

เมื่อทำงานภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง การพิจารณาความสามารถในการซึมผ่านของวัสดุแม่เหล็กที่ใช้งานเป็นสิ่งสำคัญ โดยคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาด ประเภทวัสดุ และอุณหภูมิในการทำงาน ปัจจัยเหล่านี้ร่วมกันกำหนดประสิทธิภาพของแม่เหล็กสำหรับการใช้งานเฉพาะ ในกรณีของแม่เหล็กนีโอไดเมียม การใช้เครื่องคำนวณความสามารถในการซึมผ่านสามารถช่วยในการประเมินว่าแม่เหล็กที่มีขนาดเฉพาะจะล้างอำนาจแม่เหล็กและอาจล้มเหลวที่อุณหภูมิการทำงานที่ต้องการหรือไม่

การที่แม่เหล็กถาวรสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานจะทำให้การจัดตำแหน่งของอิเล็กตรอนหยุดชะงัก ส่งผลให้มีการล้างอำนาจแม่เหล็กบางส่วนหรือทั้งหมด การล้างอำนาจแม่เหล็กที่เกิดขึ้นสามารถย้อนกลับได้หรือไม่สามารถย้อนกลับได้ตามธรรมชาติ

2.การชนกันและการสูญเสียปริมาตร

อีกปัจจัยหนึ่งที่สามารถล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรได้คือการชนกัน – ผลกระทบของวัตถุอื่นบนแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น หากแม่เหล็กถูกกระแทกด้วยค้อนซ้ำๆ จะรบกวนการเคลื่อนที่ของอะตอม ส่งผลต่อการจัดตำแหน่งขั้วเหนือและขั้วใต้ของแม่เหล็ก และทำให้แม่เหล็กถูกล้างอำนาจแม่เหล็กในที่สุด

การชนยังส่งผลต่อความสมบูรณ์ทางกายภาพของแม่เหล็ก และการสูญเสียปริมาตรที่เกิดขึ้นก็สามารถส่งผลเสียต่อการดึงดูดแม่เหล็กได้เช่นกัน นี่คือสาเหตุที่การสูญเสียปริมาตรถือเป็นอีกปัจจัยหนึ่งในการล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร การกัดกร่อนหรือออกซิเดชันที่เกิดจากความชื้นที่มากเกินไปอาจส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติทางแม่เหล็กของแม่เหล็กด้วย

3.สนามแม่เหล็กที่ขัดแย้งกัน

แม่เหล็กถาวรสามารถล้างอำนาจแม่เหล็กได้เมื่ออยู่ภายใต้สนามแม่เหล็กภายนอกที่ไม่เอื้ออำนวย การมีสนามแม่เหล็กอีกอันอยู่ใกล้แม่เหล็กทำหน้าที่เป็นตัวล้างอำนาจแม่เหล็ก ส่งผลให้แม่เหล็กสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็ก สิ่งนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการจัดเก็บแม่เหล็กถาวรอย่างเหมาะสม ด้วยการจัดเก็บอย่างถูกต้อง ไม่เพียงแต่จะได้รับการปกป้องจากความเสียหายทางกายภาพเท่านั้น แต่ยังได้รับการปกป้องจากสนามแม่เหล็กภายนอกอีกด้วย ทำให้มั่นใจได้ถึงการรักษาคุณสมบัติทางแม่เหล็กและความสม่ำเสมอในสนามแม่เหล็ก

การใช้ไฟฟ้ากระแสสลับในบริเวณใกล้เคียงสามารถส่งผลต่อแม่เหล็กได้เช่นกัน ซึ่งนำไปสู่การล้างอำนาจแม่เหล็ก

4.ปัจจัยทางเคมี

โครงสร้างทางเคมีภายในหรือพื้นผิวของแม่เหล็กถาวรได้รับอิทธิพลจากปัจจัยทางเคมี เช่น กรด ด่าง ออกซิเจน ก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแม่เหล็ก เหล็กและนีโอไดเมียมใน NdFeB จะไวต่อการเกิดออกซิเดชันมากกว่า การป้องกันแม่เหล็กถาวรโดยทั่วไปรวมถึงการชุบด้วยไฟฟ้า เช่น การชุบสังกะสี และการชุบนิเกิล

ปัญหาและวิธีการกลับรายการข้อผิดพลาด

วัสดุแม่เหล็กถาวรเป็นวัตถุดิบสำคัญของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร ในขั้นตอนการผลิต การทดสอบ และการใช้งานมอเตอร์ มักจะมีปัญหาเรื่องสนามแม่เหล็กสูญหายอยู่เสมอ จากการวิเคราะห์กรณีความล้มเหลวที่เกิดขึ้นจริงสามารถนำมาประกอบได้ดังต่อไปนี้

การเลือกเกรดเหล็กแม่เหล็กไม่ถูกต้อง

หากการคำนวณการออกแบบมอเตอร์ไม่ถูกต้องเพียงพอและเลือกเกรดที่ต่ำกว่าไม่ถูกต้อง อาจมีสถานการณ์ดังกล่าว: ตัวบ่งชี้บันทึกการทดสอบกระบวนการทดสอบเบื้องต้นนั้นดีมาก แต่เมื่อมอเตอร์ค่อยๆ มีแนวโน้มที่จะรักษาเสถียรภาพทางความร้อน ตัวบ่งชี้ที่เกี่ยวข้องของมอเตอร์ก็เริ่มเสื่อมลง ต่อจากนั้น ตัวชี้วัดก็เบี่ยงเบนไปจากความคาดหวังในการออกแบบมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อถึงจุดหนึ่ง กระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและอินเวอร์เตอร์จะหยุดทำงานอย่างรวดเร็ว นี่เป็นลักษณะเฉพาะของมอเตอร์ที่ได้รับการล้างอำนาจแม่เหล็กแล้ว และต้องเปลี่ยนแม่เหล็ก

การล้างอำนาจแม่เหล็กด้วยความร้อนสูงเกินไป

หากเราไม่รวมอิทธิพลของประสิทธิภาพแม่เหล็กของเหล็กแม่เหล็กและพิจารณาเฉพาะปัจจัยทางความร้อนเท่านั้น ก็สามารถระบุได้ว่ามีสองกรณีของปรากฏการณ์ความร้อนสูงเกินไปและการล้างอำนาจแม่เหล็ก: ประการแรก วงจรระบายอากาศไหลเวียนของมอเตอร์ไม่สมเหตุสมผล ซึ่งตรงกันข้ามกับกฎธรรมชาติของความร้อนและ การนำความเย็นและนำไปสู่ความเข้มข้นของความร้อนในท้องถิ่น ประการที่สอง โหลดความร้อนของขดลวดสูงเกินไป ส่งผลให้อุณหภูมิเกินระดับโหลดของระบบแลกเปลี่ยนความร้อนของมอเตอร์

กระแสล้างอำนาจแม่เหล็กมากเกินไป

เมื่อมอเตอร์ทำงาน ขนาดของกระแสโหลดจะเกินความต้านทานการล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็ก ซึ่งจะนำไปสู่การล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กอย่างถาวร สิ่งนี้จะเพิ่มกระแสโหลดเพิ่มเติมและทำให้การล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กกลับไม่ได้รุนแรงขึ้น ความล้มเหลวจะเร่งการล้างอำนาจแม่เหล็กที่ไม่สามารถย้อนกลับได้จนกว่าแม่เหล็กจะสูญหาย

เครื่องคำนวณเส้นโค้งการล้างอำนาจแม่เหล็ก

เส้นโค้งการล้างอำนาจแม่เหล็กจะแสดงคุณสมบัติทางแม่เหล็กของแม่เหล็กเฉพาะซึ่งวาดไว้บนแกน เส้นโค้งการล้างอำนาจแม่เหล็กจึงให้ภาพคุณสมบัติทางแม่เหล็กของแม่เหล็กที่สมบูรณ์มากกว่าจุดเดียว ด้วยเหตุนี้ เส้นโค้งการล้างอำนาจแม่เหล็กจึงมักใช้ในการออกแบบส่วนประกอบแม่เหล็ก

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เส้นโค้งจะแสดงอัตราส่วนของความหนาแน่นฟลักซ์ (B) ต่อสนามแม่เหล็ก (H) จุดตัดที่เกิดจากเส้นโค้งทั้งสองคือค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านของแม่เหล็ก

เครื่องคำนวณการล้างอำนาจแม่เหล็กช่วยในการเลือกการออกแบบที่เหมาะสมโดยการแสดงภาพกระบวนการล้างอำนาจแม่เหล็กสำหรับแม่เหล็กเฉพาะที่จุดต่างๆ ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ด้วยการป้อนพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง เช่น ประเภทวัสดุ ขนาด (เช่น เส้นผ่านศูนย์กลาง 3 นิ้วและความหนา 0.1 นิ้วสำหรับจานแม่เหล็ก N35) เครื่องคิดเลขจะสามารถสร้างเส้นโค้งการลดอำนาจแม่เหล็กสำหรับแม่เหล็กที่เลือกได้ ข้อมูลนี้มีคุณค่าในการพิจารณาการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับชุดประกอบแม่เหล็ก ช่วยให้มีข้อมูลในการตัดสินใจและรับประกันประสิทธิภาพที่ต้องการของระบบแม่เหล็ก

สรุป

การล้างอำนาจแม่เหล็กอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานและประสิทธิภาพของแม่เหล็กเมื่อใช้เป็นส่วนประกอบในการใช้งานต่างๆ ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรับทราบปรากฏการณ์นี้และใช้กลยุทธ์การออกแบบที่เหมาะสมเมื่อสร้างชุดประกอบแม่เหล็กเพื่อป้องกันการล้างอำนาจแม่เหล็กไม่ให้เกิดขึ้น เมื่อพิจารณาและจัดการกับความเสี่ยงในการล้างอำนาจแม่เหล็กที่อาจเกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ จึงสามารถรักษาความสมบูรณ์และความน่าเชื่อถือของแม่เหล็กไว้ได้ ทำให้มั่นใจได้ว่า ประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งานที่ต้องการ