Care este relația științifică dintre dimensiunea unui inel de magnet de neodim și puterea sa magnetică?

1. Definiția de bază a puterii magnetice
Rezistența câmpului magnetic de suprafață (unitate: Gauss sau Tesla): indică dimensiunea câmpului magnetic de pe suprafața magnetului, ceea ce afectează direct forța de adsorbție sau forța pe obiectul extern.
Flux magnetic (unitate: Weber): legat de volumul magnetului. Cu cât volumul este mai mare, cu atât fluxul magnetic total este mai mare.
Produsul energetic magnetic (BHMAX): un parametru care măsoară capacitatea de stocare a energiei a magnetului, care este determinată de remanența (BR) și forța coercitivă (HC) a materialului în sine.

Magnet cu inel de neodim

2. Influența parametrilor de dimensiune asupra forței magnetice
Diametrul exterior (OD) și diametrul interior (ID):
Creșterea diametrului exterior: Creșterea zonei secțiunii transversale a magnetului (zona circulară a secțiunii transversale = π × (OD²-ID²)/4), fluxul magnetic total crește în consecință, dar rezistența câmpului magnetic de suprafață poate fi ușor redusă datorită difuziei distribuției câmpului magnetic.
Creșterea diametrului interior: sub același diametru exterior, creșterea diametrului interior va reduce volumul magnetului, ceea ce duce la o scădere a fluxului magnetic total, dar câmpul magnetic din zona centrală poate fi mai concentrat (de exemplu, atunci când este magnetizat axial).
Grosime (înălțime):
Creșterea grosimii va crește direct volumul magnetului, crescând astfel fluxul magnetic total. Cu toate acestea, rezistența câmpului magnetic de suprafață nu crește liniar, deoarece atenuarea câmpului magnetic este invers proporțională cu pătratul distanței, iar grosimea excesivă poate determina distribuția câmpului magnetic mai dispersată.

3. Direcția de magnetizare și distribuția câmpului magnetic
Magnetizare axială (câmp magnetic de -a lungul direcției de grosime a inelului):
Câmpul magnetic este concentrat la ambele capete ale inelului (suprafețe superioare și inferioare), iar câmpul magnetic din zona găurii centrale este slab. Creșterea grosimii va extinde calea câmpului magnetic și poate reduce ușor rezistența câmpului magnetic de suprafață.
Magnetizarea radială (câmp magnetic de -a lungul circumferinței inelului):
Câmpul magnetic este concentrat pe suprafețele cu diametrul interior și exterior al inelului. În acest moment, diferența de mărime între diametrul interior și diametrul exterior va afecta uniformitatea câmpului magnetic, iar un diametru interior mai mic poate duce la o concentrație internă mai puternică a câmpului magnetic.

4. Efectul câmpului demagnetizat (câmp de demagnetizare)
Câmpul magnetic invers generat de forma magnetului în sine slăbește rezistența efectivă a câmpului magnetic.
Factorul de demagnetizare al unui magnet inelar este legat de raportul său de aspect (grosime/diametru). Inelele magnetice mai subțiri au câmpuri de demagnetizare mai puternice, ceea ce poate determina forța magnetică reală să fie mai mică decât valoarea teoretică; Inelele magnetice mai groase au un efect de demagnetizare mai slab, iar forța magnetică este mai aproape de performanța teoretică a materialului.

5. Model matematic și Drept empiric
Formula fluxului magnetic: flux magnetic total φ ≈ Br × A (A este zona secțiunii transversale), ceea ce indică faptul că diametrul exterior și diametrul interior determină indirect fluxul magnetic prin afectând zona secțiunii transversale.
Estimarea rezistenței câmpului magnetic de suprafață: Pentru magneții inelari magnetizați axial, rezistența câmpului magnetic de suprafață (b) se apropie de remanență (BR) pe măsură ce grosimea crește, dar afectată de câmpul de demagnetizare, valoarea reală este de obicei 50% ~ 80% din Br.
Limita de dimensiune: Când dimensiunea magnetului este prea mică (cum ar fi micro inele), efectul de graniță al materialului și precizia de procesare poate provoca o scădere semnificativă a proprietăților magnetice.

6. Completări în aplicații practice
Motoarele și generatoarele: este necesar un flux magnetic ridicat, iar inele magnetice cu diametre exterioare mai mari și grosimi sunt de obicei selectate, dar trebuie luate în considerare limitările de spațiu și pierderile de curent.
Senzori și cuplare magnetică: bazându -se pe o rezistență a câmpului magnetic de suprafață înaltă, diametre interioare mai mici și inele magnetice mai subțiri pot fi selectate pentru a concentra câmpul magnetic.
Adsorbția magnetică: fluxul magnetic total (forța de adsorbție) și gradientul câmpului magnetic (distanța de acțiune) trebuie să fie echilibrate. De exemplu, creșterea grosimii poate extinde distanța de adsorbție, dar trebuie să fie optimizată cu materialul conductor magnetic.

7. Caz de verificare experimentală
Diametrul exterior este fix, modificări ale diametrului interior: diametrul interior crește de la 5 mm la 15mm (diametrul exterior 30mm), fluxul magnetic total scade cu aproximativ 40%, dar rezistența câmpului magnetic în zona centrală crește cu 20% (magnetizarea axială).
Grosimea dublată: Grosimea crește de la 5 mm la 10mm (diametrul exterior 20mm, diametrul interior 10mm), rezistența câmpului magnetic de suprafață crește de la 4500 Gauss la 6000 Gauss, dar atunci când continuă să crească la 15mm, crește doar la 6300 Gauss, iar rata de creștere scade.