Ограничение Допустимой Коэрцитивной Силы, Вызванное Полем Рассеяния Магнита

Abstract

Поступило в Редакцию 29 ноября 2018 г. В окончательной редакции 29 ноября 2018 г. Принято к публикации 22 января 2019 г.Показано, что форма образца определяет нижний допустимый предел коэрцитивной силы материала, который может быть использован для изготовления магнита данной формы. На примере колец с радиальной намагниченностью показано, что они могут быть изготовлены только из редкоземельных сплавов, имеющих достаточно высокую коэрцитивную силу для того, чтобы максимально допустимая температура эксплуатации магнита удовлетворяла техническим требованиям. ВведениеВ навигационной технике используют постоянные магниты для создания поля в рабочем зазоре прибора. Для динамически настраиваемых гироскопов изготавливают кольцевые магниты с радиальной текстурой. Для акселерометров необходимы магниты в виде призм, аксиально намагниченных цилиндров и аксиально намагниченных кольцевых магнитов. Магниты, работающие в открытой магнитной цепи, всегда находятся в размагничивающем поле, создаваемом поверхностными магнитными зарядами на поверхности магнита. Размагничивающее поле зависит от размагничивающего фактора магнита, который, в свою очередь, определяется геометрией магнита. Важно отметить, что максимальная рабочая температура магнита определяется конкуренцией размагничивающего поля и магнитной анизотропии, которая уменьшается с ростом температуры. Поэтому изменение размагничивающего поля, вызванное изменением формы образца, влияет также и на максимальную рабочую температуру магнита. В работе [1] вводится определение максимальной рабочей температуры магнита, как такой температуры, нагрев до которой уменьшает потокосцепление образца на 5%. Для определения рабочей точки проводят измерение потокосцепления образца ψ1 в катушках Гельмгольца перед нагревом и потокосцепление образца ψ2 после нагрева и охлаждения до комнатной температуры. Вычисляют величину необратимых потерь L после нагрева по формуле L = (ψ1 − ψ2)/ψ1 · 100%.(1)Если после нагрева (и охлаждения до комнатной температуры) величина необратимых потерь достигает 5%, то эта температура называется максимальной рабочей температурой (T w ) [1]. В работе [1] было установлено, что T w зависит от геометрии магнита, поскольку от геометрии зависит величина размагничивающего фактора (N).Под рабочей точкой магнита (P) подразумевается величина [1]:Откуда находим N = 4π/(P + 1). Так, у магнита из материала Nd(Fe 0.80 Co 0.12 B 0.08 ) 5.5 в форме цилиндра и в форме призмы (с величиной P = 2) T w для цилиндра составила 60 • C, для призмы 80 • C [1]. Величина T w зависит от температуры Кюри (T C ) и коэрцитивной силы по намагниченности (Hci) [2]. Так, магнит состава Nd 34.5 Dy 1.5 Fe 61.5 Al 1.2 B 1 с величиной Hci более 1600 kА/m имел L = 0.88% при 150 • C, а магнит состава Nd 35.4 Fe 62.3 B 13 с Hci = 704 kА/m имел L = 59.21% [2]. Среди современных магнитов высокие значения T w имеют магниты из сплава Fe−Cr−Co.Таким образом, величина максимальной рабочей температуры магнита определяется его температурой Кюри, коэрцитивной силой по намагниченности и величиной его рабочей точки. Следова...