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Les aimants permanents sont connus pour leur capacité à conserver leur magnétisme sur de longues périodes. Ils peuvent être trouvés sous diverses formes, notamment des aimants naturels comme la magnétite et des aimants artificiels comme les alliages alnico. Cependant, il est essentiel d'être conscient des facteurs qui peuvent conduire à la perte partielle ou totale du champ magnétique d'un aimant permanent, car cela peut avoir des implications négatives sur son utilisation prévue. application.
Comprendre le processus de démagnétisation et ses mécanismes est crucial. Certaines conditions physiques doivent être respectées ou évitées pour maintenir la magnétisation souhaitée dans les applications à aimants permanents. En se familiarisant avec ces conditions, on peut atténuer le risque de démagnétisation et assurer la longévité du champ magnétique de l'aimant.
Que signifie la démagnétisation ?
En termes simples, la démagnétisation fait référence à la réduction ou à la suppression complète du magnétisme d'un aimant. Le principe de fonctionnement des aimants permanents repose sur la disposition de micro-zones au sein du matériau en alliage. Ces petites zones sont appelées domaines magnétiques. Chaque domaine magnétique agit comme un aimant microscopique au sein d’un tout plus vaste. Une partie du processus de développement des aimants permanents consiste à placer un matériau magnétique à haute résistance, généralement de l'alnico, du strontium fer (appelé céramique ou ferrite), du néodyme fer bore ou du samarium cobalt, dans un champ magnétique puissant. Lors du processus de magnétisation d’un matériau, des domaines magnétiques individuels, qui pointent généralement dans différentes directions, s’alignent dans la direction du champ magnétique. Lorsque presque tous les domaines magnétiques sont alignés avec le champ magnétique d’origine, le matériau devient un aimant permanent. Lorsque l'on démagnétise un aimant, ses domaines magnétiques ne sont plus parfaitement alignés. C'est la disposition de ces domaines magnétiques qui assure le magnétisme du matériau. Lorsque le champ magnétique (la disposition des domaines magnétiques) est perturbé, l’aimant est démagnétisé.
Comment démagnétiser un aimant permanent ?
Les gens sont parfois confus par les termes aimants « permanents » et « temporaires ». Les aimants temporaires n'agissent comme des aimants que lorsqu'ils sont attachés à ou à proximité d'un objet émettant un champ magnétique. Ils perdent rapidement leur magnétisme lorsque la source de champ magnétique est supprimée. En revanche, les aimants permanents maintiennent généralement leur champ magnétique continu de manière indépendante dans des conditions normales de fonctionnement. Cependant, les matériaux à aimants permanents peuvent toujours se démagnétiser dans certaines conditions, notamment l'exposition à une chaleur élevée, les collisions avec d'autres objets, la perte de volume et l'exposition à des champs magnétiques contradictoires.
1. chaleur
Une température élevée est un facteur courant pouvant conduire à une démagnétisation. Lorsque la température augmente, le mouvement atomique s’intensifie, dépassant finalement l’alignement des domaines magnétiques. La température de Curie représente le point critique auquel un alliage magnétique perd entièrement et de manière irréversible ses caractéristiques magnétiques permanentes. Néanmoins, même lorsque la température de l'aimant s'approche de son point de Curie, divers degrés de démagnétisation peuvent se produire. L'étendue de la démagnétisation varie considérablement en fonction du matériau spécifique et de la qualité de l'aimant en question et est généralement représentée par la courbe de démagnétisation de l'aimant.
D’une manière générale, certains matériaux à aimants permanents sont plus susceptibles que d’autres de se démagnétiser avec l’augmentation de la température. Les aimants en néodyme sont généralement plus sensibles aux températures de fonctionnement élevées et résistent généralement à la démagnétisation jusqu'à ce que les températures de fonctionnement atteignent environ 100°C. Des matériaux magnétiques en néodyme pouvant fonctionner au-dessus de 220°C sont disponibles, mais ils peuvent devenir très coûteux. Pour les aimants samarium-cobalt, cette limite est de 350°C. Les aimants Alnico offrent les meilleures caractéristiques de température de tous les matériaux magnétiques de production standard existants, permettant une utilisation dans des applications à service continu où des températures extrêmes allant jusqu'à 540°C sont attendues.
Lors d'un fonctionnement dans des conditions de température élevée, il est crucial de prendre en compte la perméabilité du matériau magnétique utilisé, en tenant compte de facteurs tels que la taille, le type de matériau et la température de fonctionnement. Ces facteurs déterminent collectivement l'efficacité de l'aimant pour une application particulière. Dans le cas des aimants en néodyme, l'utilisation d'un calculateur de perméabilité peut aider à évaluer si un aimant d'une taille spécifique se démagnétisera et risquera de tomber en panne aux températures de fonctionnement requises.
L'exposition prolongée d'un aimant permanent à des températures élevées provoque une perturbation de l'alignement des électrons, entraînant une démagnétisation partielle ou complète. La démagnétisation qui se produit peut être de nature réversible ou irréversible.
2. Collision et perte de volume
Un autre facteur pouvant démagnétiser un aimant permanent est une collision – l’impact d’un autre objet sur l’aimant. Par exemple, si un aimant est frappé à plusieurs reprises avec un marteau, cela perturbera le mouvement de ses atomes, affectant l'alignement des pôles nord et sud de l'aimant, provoquant éventuellement sa démagnétisation.
Les collisions affectent également l’intégrité physique de l’aimant et la perte de volume qui en résulte peut également nuire à la magnétisation. C'est pourquoi la perte de volume est considérée comme un autre facteur de démagnétisation des aimants permanents. La corrosion ou l'oxydation provoquée par une humidité excessive peut également affecter les propriétés physiques et donc les propriétés magnétiques de l'aimant.
3. Champs magnétiques conflictuels
Les aimants permanents peuvent être démagnétisés lorsqu'ils sont soumis à des champs magnétiques externes défavorables. La présence d’un autre champ magnétique à proximité de l’aimant agit comme un agent démagnétisant, entraînant la perte de ses propriétés magnétiques. Cela souligne l’importance d’un stockage approprié des aimants permanents. En les stockant correctement, ils sont non seulement protégés des dommages physiques, mais également des champs magnétiques externes, garantissant ainsi le maintien de leurs propriétés magnétiques et la cohérence de leur champ magnétique.
Faire passer du courant alternatif à proximité peut également avoir cet effet sur les aimants, conduisant à une démagnétisation.
4. Facteurs chimiques
Sous l'influence de facteurs chimiques tels que l'acide, l'alcali, l'oxygène, les gaz corrosifs, etc., la structure chimique interne ou superficielle de l'aimant permanent change. Cela provoque des changements dans les propriétés magnétiques. Le fer et le néodyme du NdFeB sont alors plus sensibles à l’oxydation. La protection des aimants permanents comprend généralement la galvanoplastie, telle que le zingage et le nickelage.
Problèmes et méthodes d'inversion des défauts
Le matériau à aimant permanent est la matière première clé du moteur à aimant permanent. Dans le processus de fabrication, de test et d'utilisation du moteur, il y aura toujours un problème de perte de magnétisme. À partir de l’analyse réelle des cas de défaillance, cela peut être attribué aux aspects suivants :
Mauvaise sélection de la qualité de l'acier magnétique
Si les calculs de conception du moteur ne sont pas assez précis et que des qualités inférieures sont mal sélectionnées, une telle situation peut se produire : les indicateurs de l'enregistrement des tests du processus de test initial sont très bons. Mais à mesure que le moteur tend progressivement à se stabiliser thermiquement, les indicateurs pertinents du moteur ont commencé à se détériorer. Par la suite, les indicateurs s’écartent de plus en plus des attentes de conception. À un certain point, le courant augmente considérablement et l'onduleur s'arrête rapidement. Cela indique que le moteur a été démagnétisé et que les aimants doivent être remplacés.
Démagnétisation par surchauffe
Si l'on exclut l'influence des performances magnétiques de l'acier magnétique et ne considère que les facteurs thermiques, on peut déterminer qu'il existe deux cas de phénomène de surchauffe et de démagnétisation : Premièrement, le circuit de ventilation circulatoire du moteur est déraisonnable, contrairement à la loi naturelle de la chaleur et conduction froide et conduire à une concentration locale de chaleur ; Deuxièmement, la charge thermique de l'enroulement est trop élevée, ce qui entraîne une température dépassant le niveau de charge du système d'échangeur thermique du moteur.
Courant de démagnétisation excessif
Lorsque le moteur tourne, l'intensité du courant de charge dépasse la résistance de démagnétisation des aimants, ce qui entraînera une démagnétisation irréversible des aimants. Cela augmente encore le courant de charge et aggrave la démagnétisation irréversible des aimants. La panne va accélérer la démagnétisation irréversible jusqu'à la perte de l'aimant.
Calculateur de courbe de démagnétisation
Une courbe de démagnétisation montre les propriétés magnétiques d'un aimant particulier, tracées sur un axe. Une courbe de démagnétisation donne donc une image plus complète des propriétés magnétiques de l'aimant qu'un simple point. Pour cette raison, les courbes de démagnétisation sont couramment utilisées dans la conception de composants magnétiques.
Plus précisément, la courbe montre le rapport entre la densité de flux (B) et le champ magnétisant (H). L'intersection produite par les deux courbes est le coefficient de perméabilité magnétique.
Un calculateur de démagnétisation aide à la sélection d'une conception appropriée en fournissant une visualisation du processus de démagnétisation pour un aimant spécifique en divers points prédéfinis. En saisissant les paramètres pertinents, tels que le type de matériau et les dimensions (par exemple, un diamètre de 3 pouces et une épaisseur de 0.1 pouce pour un disque magnétique N35), le calculateur peut générer la courbe de démagnétisation pour l'aimant choisi. Ces informations sont précieuses pour déterminer la conception optimale d'un assemblage magnétique, permettant une prise de décision éclairée et garantissant les performances souhaitées du système magnétique.
Résumé
L'apparition d'une démagnétisation peut avoir un impact significatif sur la fonctionnalité et l'efficacité d'un aimant lorsqu'il est utilisé comme composant dans diverses applications. Par conséquent, il est crucial de reconnaître ce phénomène et d’employer des stratégies de conception appropriées lors de la création d’assemblages magnétiques afin d’empêcher la démagnétisation. En considérant et en traitant les risques potentiels de démagnétisation pendant la phase de conception, l'intégrité et la fiabilité de l'aimant peuvent être préservées, garantissant ainsi performances optimales dans l’application prévue.
