Schlagen Magnete in dem Moment um, in dem sie abgestoßen werden?
Magnetische Flusslinien können sich nicht kreuzen, so dass Magnete in der Abstoßung radiale Vektoren entwickeln, deren Intensität zunimmt, wenn sich die Magnete einander nähern. Soweit die Amplitude der radialen Komponente der Flussdichte die Koerzitivfeldstärke der magnetischen Domänen übersteigt, wird es zu Veränderungen der Eigenschaften des Magneten kommen. Diese Änderungen sind auf die Neuausrichtung dieser Bereiche zurückzuführen.
Materialien wie Nd-Fe-B, Sm-Co, Keramik und gebundenes Nd-Fe-B werden in der Regel sehr kleine dauerhafte Veränderungen erfahren, wenn überhaupt. Dies wird sich als Änderung der externen Flussdichte und des für den Magnetkreis verfügbaren Gesamtflusses bemerkbar machen. Magnete mit einem Knie in ihrer zweiten Quadranten-Normalkurve, wie z.B. AlNiCo 5 oder echte Keramik 5, können eine signifikante Entmagnetisierung aufweisen.
Wieviel Energie benötigt man zur Magnetisierung verschiedener Materialien?
Um einen Magneten vollständig zu sättigen, muss er lange genug einem Magnetisierungsfeld mit ausreichender Amplitude ausgesetzt werden, um die gesamte Masse des Magneten auszurichten. AlNiCo benötigt 238,73 kA/m – längere Pulszeiten können erforderlich sein, um Wirbelströme in großen Teilen zu überwinden. Keramik benötigt 795,77 kA/m. Sm-Co benötigt typischerweise 1591,54 kA/m, kann aber bei einigen Typen über 3183,08 kA/m erfordern. Nd-Fe-B benötigt typischerweise 2387,31 kA/m, kann aber bei einigen Typen über 3183,08 kA/m erfordern. Gebondetes Nd-Fe-B oder NeoForm erfordert 2785,2 kA/m.
Wo liegen die Grenzen der Poldichte an einem Ringmagneten? Zum Beispiel, an einem Ring, 1,0″ OD durch 0,5″ ID, was ist die maximale Anzahl von Polen?
Die Poldichte eines jeden Magneten wird durch die für die Magnetisierung erforderliche Energie, seine Anisotropie und seine Geometrie begrenzt. Wenn ein Magnet anisotrop ist, muss er radial ausgerichtet sein, um das Magnetisierungsmuster aufzunehmen. Wenn es isotrop ist, kann es in fast jeder Konfiguration ausgerichtet werden. Keramische Magnete sind eines der am einfachsten zu magnetisierenden Materialien. Ringe mit einem Durchmesser von 25,4 mm können mehr als 100 Pole aufweisen, benötigen aber in der Regel weniger als 24. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass mit zunehmender Poldichte die Tiefe der Sättigung und Reichweite des Außenfeldes abnimmt. Folglich sollte die Wanddicke zwischen dem Außendurchmesser und dem ID des Magneten abnehmen, um die Materialkosten zu senken. Mit zunehmender Poldichte steigt auch der Energiebedarf. Als direkte Folge davon sind Materialien wie gebundenes und volldichtes Nd-Fe-B, die höhere Magnetisierungskräfte erfordern, bei den verfügbaren Poldichten meist begrenzter als Keramik. Es wurden spezielle Magnetisierer und Vorrichtungen entwickelt, die in der Lage sind, einen volldichten NdFeB-Magneten mit 25,4 mm Durchmesser und über 240 Polen zu magnetisieren. Leider ist der Magnetisierungsprozess sehr mühsam und zeitaufwendig, sodass große Mengen solcher Produkte unpraktisch sind. Darüber hinaus begrenzen, wie bereits erwähnt, solche hohen Poldichten die Reichweite des Magnetfeldes. Ohne extrem enge Toleranzen und Konzentrizitäten können Standard-Sensorikgeräte eine Feldänderung in einem solchen Magneten möglicherweise nicht erkennen.
Was ist der Magnetisierungsprozess?
Hochenergiematerialien werden im Allgemeinen magnetisiert, indem eine Kondensatorbank in einen Luftkernmagneten, der das Teil umgibt, oder einen Stapel von Teilen entladen wird. Der Stromimpuls liefert Energie, um den Selbstentmagnetisierungseffekt aufgrund der Teilegeometrie sowie die Energie, die zum Ausrichten magnetischer Bereiche benötigt wird, zu überwinden. Eine Möglichkeit, den selbstentmagnetisierenden Effekt zu reduzieren, besteht darin, den Permeanzkoeffizienten (Lastlinie) der zu magnetisierenden Masse zu erhöhen. Dies geschieht einfach durch das Stapeln von Teilen, um eine größere magnetische Länge zu erreichen. Begrenzungsfaktoren sind das Potenzial für Personenschäden und Sachschäden an Teilen beim Trennen des magnetisierten Magnetstapels.
Beim Magnetisierungsprozess entsteht zunächst ein Magnetfeld um die Magnetwicklungen herum, das sich mit der Zeit ausdehnt und abklingt. Um voll wirksam zu sein, muss der Impuls, der die Mitte des Magneten erreicht, eine ausreichende Amplitude aufweisen, um dort Bereiche auszurichten. Bei der Magnetisierung von Bauteilen mit niedrigem spezifischen Widerstand und/oder einer großen Fläche senkrecht zur Orientierungsrichtung verlangsamen Wirbelströme die Ausbreitung des Magnetisierungsfeldes in das Bauteil, weshalb die Impulsbreite eine wichtige Rolle spielt.
Die Impulsbreite wird durch die Reaktanz des Magnetisierungssystems, einschließlich der Kondensatorbank, sowie den Widerstand und die Induktivität des Magneten bestimmt. Ein breiter Impuls stellt sicher, dass alle Bereiche einer ausreichenden Magnetisierungsfeldstärke ausgesetzt sind. Ein Impuls, der breiter als nötig ist, führt jedoch zu Wärmeverlusten, sodass Produktionsmagnetisierungssysteme gut geplant werden müssen.
Wie kann man einen Magneten entfernen, wenn er in Reihen verschickt wird (z.B. Rohlinge)?
Jede Reihe sollte zunächst von der benachbarten Reihe getrennt werden. Dazu sollte die Reihe direkt weggezogen werden (nicht eine Reihe in eine andere Reihe schieben). Um einzelne Magnete zu isolieren, sollte der Magnet direkt vom nächsten Magneten weggezogen werden. Schieben Sie den Magneten nicht in irgendeiner Weise. Es kann notwendig sein, den Magnetstapel über den Finger zu “brechen”. Dies ist akzeptabel, solange die Flächen nicht übereinander gleiten dürfen.
Diese Regeln sind gut für alle Magnete, obwohl sie für die Handhabung von AlNiCo-Magneten entscheidend sind. Wenn Sie AlNiCo-Magnete übereinander schieben, wird dies wahrscheinlich zu einer Verzerrung der Pole führen.
Warum lesen meine Magnete magnetisch schwach?
Da die meisten magnetischen Messungen mit einem Teslameter/Gaussmeter durchgeführt werden, ist es in der Regel notwendig, zuerst die Messtechnik zu hinterfragen. Messwerte, die mit Teslameter/Gaussmeter und Sonden erfasst werden, sind anfällig für Reproduzierbarkeitsprobleme, wenn eine Testvorrichtung nicht hergestellt wird und eine Sonde nicht vollständig für die Prüfung eines einzelnen Produkts vorgesehen ist. Hallsonden unterliegen fertigungstechnischen Einschränkungen, die zu einer Anti-Symmetrie in der Sonde selbst führen können. Wenn sie nicht in Position fixiert sind, können Abweichungen von einer Seite der Sonde zur anderen als Niederfeldmessungen in einer magnetischen Probe auftreten. Es ist auch sicherzustellen, dass sich keine magnetischen Materialien in der Nähe der Prüfung befinden. Wenn sich ein Stück Stahl (oder ein Stahltisch) in der Nähe der Testvorrichtung befindet, kann ein gewisser Fluss vom Magneten abgelenkt werden, was zu einer Anomalie führt.
Wenn die Messtechnik gut ist, müssen Materialeinschränkungen berücksichtigt werden. AlNiCo-Magnete sind bekannt dafür, magnetische Unregelmäßigkeiten zu erzeugen. Durch ihre geringen Koerzitivkräfte können sie leicht entmagnetisieren. Das einfache Anbringen von zwei AlNiCo-Magneten zur Abstoßung (N-N oder S-S) reicht oft aus, um die Leistung eines AlNiCo-Magneten zu reduzieren. Daher ist es beim Umgang mit diesen Magneten wichtig, ihre Belastung durch Entmagnetisierungsfelder zu begrenzen. Andernfalls kann es zu magnetisch niedrigen Messwerten kommen.
Die heutigen fortschrittlichen Materialien haben höhere Koerzitivkräfte als AlNiCo und sind nicht anfällig für den gleichen Leistungsabfall. Wenn diese Materialien (Keramik, Sm-Co, Nd-Fe-B) nur schwach lesen, dann ist das Material möglicherweise nicht vollständig gesättigt. Dies tritt selten auf, wird aber in der Regel durch den zeitlichen Abbau einer Magnetisiervorrichtung verursacht. Da es bis zum katastrophalen Ausfall keine physischen Anzeichen einer Verschlechterung der Magnetisiervorrichtungen gibt, können höherkoerzitive Kraftmagnete ungesättigt geliefert werden.
Warum ist es so schwierig, mehrpolige OD/ID-Magnetisierungsmuster in Hochenergiematerialien zu entwickeln?
Die mehrpolige Magnetisierung auf einer kontinuierlichen Oberfläche wird durch die Injektion eines hochintensiven Magnetfeldes in die Oberfläche erreicht, da es keine hervorstehenden Pole gibt, mit denen gearbeitet werden kann. Während die Magnetisierungsvektoren parallel zur Orientierungsrichtung in den Polarbereichen verlaufen können, muss der gesamte Fluss zwischen den Polen unter der Magnetoberfläche übergehen. Hier ist der Magnetisierungsvektor normal zur Orientierung, der Magnetisierungswiderstand ist etwa doppelt so hoch und die Induktion ist geringer.
Da es nicht möglich ist, einzelne Pole mit Leitern zu umgeben, muss eine Stahlhalterung mit gewickelten polaren Verlängerungen verwendet werden, um das Magnetisierungsfeld auf das Bauteil zu richten. Dadurch werden die magnetisierenden Wicklungen in eine ungünstigere, entferntere Position gebracht und die Stahlvorrichtung weit in die Sättigung gebracht, wo sie Verluste verursacht, die mit zusätzlichem Energieaufwand überwunden werden müssen. Das Magnetisierungsfeld in der Vorrichtung muss auch zwischen benachbarten Polen übergehen. Dies geschieht in einem abgewickelten Abschnitt der Stahlvorrichtung, in dem der Streuverlust unbegrenzt ist, und diese Verluste müssen ebenfalls durch mehr Energieaufwand ausgeglichen werden.
Der zwischen den Polen verfügbare Raum begrenzt die Leitergröße und die Anzahl der Windungen in der Spule, sodass, obwohl der Energiebedarf größer ist, die Spulenkonstruktion von Natur aus weniger liefert und sich die Spule schneller erwärmt. Die Erwärmung reduziert die mechanische Festigkeit des Leiters, während das intensive Magnetfeld eine hohe Zugspannung im Leiter ausübt, sodass der Leiter irgendwann auseinandergerissen wird. Diese Überlegungen machen es noch schwieriger, mehrpolige ID-Vorrichtungen herzustellen als mehrpolige OD-Vorrichtungen.
Die Magnetisierung einzelner Hochenergiemagnete innerhalb eines Magneten erfordert einen massiven Energieimpuls; die dem Versuch der mehrpoligen Magnetisierung gleicht, einen Magneten mit der reduzierten axialen Felddichte auf der Achse außerhalb der Spule zu sättigen.