Como o tempo e a temperatura afetam a estabilidade dos ímãs permanentes

A capacidade de um ímã permanente de suportar um campo magnético externo se deve à anisotropia do cristal dentro do material magnético que “trava” pequenos domínios magnéticos no lugar.Uma vez estabelecida a magnetização inicial, essas posições permanecem as mesmas até que uma força que exceda o domínio magnético bloqueado seja aplicada, e a energia necessária para interferir no campo magnético produzido pelo ímã permanente varia para cada material.Os ímãs permanentes podem gerar coercividade extremamente alta (Hcj), mantendo o alinhamento do domínio na presença de campos magnéticos externos elevados.

A estabilidade pode ser descrita como as propriedades magnéticas repetitivas de um material sob condições específicas durante a vida útil do ímã.Os fatores que afetam a estabilidade do ímã incluem tempo, temperatura, mudanças na relutância, campos magnéticos adversos, radiação, choque, tensão e vibração.

O tempo tem pouco efeito nos ímãs permanentes modernos, que estudos mostraram que mudam imediatamente após a magnetização.Essas mudanças, conhecidas como “fluência magnética”, ocorrem quando domínios magnéticos menos estáveis ​​são afetados por flutuações de energia térmica ou magnética, mesmo em ambientes termicamente estáveis.Esta variação diminui à medida que o número de regiões instáveis ​​diminui.

É improvável que os ímãs de terras raras experimentem esse efeito devido à sua coercividade extremamente alta.Um estudo comparativo de tempo mais longo versus fluxo magnético mostra que ímãs permanentes recentemente magnetizados perdem uma pequena quantidade de fluxo magnético ao longo do tempo.Por mais de 100.000 horas, a perda de material de samário-cobalto é basicamente zero, enquanto a perda de material Alnico de baixa permeabilidade é inferior a 3%.

Os efeitos da temperatura enquadram-se em três categorias: perdas reversíveis, perdas irreversíveis mas recuperáveis ​​e perdas irreversíveis e irrecuperáveis.

Perdas Reversíveis: São as perdas que se recuperam quando o ímã retorna à sua temperatura original, a estabilização do ímã permanente não pode remover as perdas reversíveis.As perdas reversíveis são descritas pelo coeficiente de temperatura reversível (Tc), conforme tabela abaixo.Tc é expresso como uma porcentagem por grau Celsius, esses números variam de acordo com o grau específico de cada material, mas são representativos da classe de material como um todo.Isto ocorre porque os coeficientes de temperatura de Br e Hcj são significativamente diferentes, de modo que a curva de desmagnetização terá um “ponto de inflexão” em alta temperatura.

Perdas irreversíveis mas recuperáveis: Estas perdas são definidas como a desmagnetização parcial de um íman devido à exposição a altas ou baixas temperaturas, estas perdas só podem ser recuperadas por remagnetização, o magnetismo não pode recuperar quando a temperatura regressa ao seu valor original.Estas perdas ocorrem quando o ponto de operação do ímã está abaixo do ponto de inflexão da curva de desmagnetização.Um projeto de ímã permanente eficaz deve ter um circuito magnético no qual o ímã opere com uma permeabilidade superior ao ponto de inflexão da curva de desmagnetização na alta temperatura esperada, o que evitará alterações de desempenho em alta temperatura.

Perda irreversível irrecuperável: Ímãs expostos a temperaturas extremamente altas sofrem alterações metalúrgicas que não podem ser recuperadas por remagnetização.A tabela a seguir mostra a temperatura crítica para diversos materiais, onde: Tcurie é a temperatura Curie na qual o momento magnético fundamental é aleatório e o material é desmagnetizado;Tmax é a temperatura operacional máxima prática do material primário na categoria geral.

Os ímãs são estabilizados em termos de temperatura desmagnetizando parcialmente os ímãs, expondo-os a altas temperaturas de maneira controlada.A ligeira diminuição na densidade de fluxo melhora a estabilidade do ímã, uma vez que os domínios menos orientados são os primeiros a perder a orientação.Esses ímãs estáveis ​​exibirão fluxo magnético constante quando expostos a temperaturas iguais ou mais baixas.Além disso, um lote estável de ímãs apresentará menor variação de fluxo quando comparados entre si, uma vez que o topo da curva em sino com características de variação normal estará mais próximo do valor de fluxo do lote.


Horário da postagem: 07/07/2022