Harde magnetische materialen

Om hard magnetische materialen te begrijpen, moeten we bepaalde termen kennen. Deze zijn als volgt:

• Coërcitiviteit: De capaciteit van een ferromagnetisch materiaal om een omringend magnetisch veld te weerstaan zonder gedemagnetiseerd te raken.

• Retentiviteit (Br): Het is de hoeveelheid magnetisme die een ferromagnetisch materiaal kan behouden, zelfs nadat het magnetisch veld tot nul is afgenomen.

• Permeabiliteit: Dit wordt gebruikt om te bepalen hoe een materiaal reageert op het toegepaste magnetisch veld.

• Magnetische materialen worden voornamelijk ingedeeld (op basis van de grootte van de coërcitieve kracht) in twee subdomeinen – harde magnetische materialen en zachte magnetische materialen,

Nu kunnen we harde magnetische materialen definiëren. Deze materialen zijn echt hard in de zin dat ze moeilijk te magnetiseren zijn. De reden hiervoor is dat de domeingrenzen door kristaldefecten en onvolkomenheden bewegingloos zijn.

Maar als ze gemagnetiseerd worden, blijven ze permanent gemagnetiseerd. Daarom worden ze ook wel permanente magnetische materialen genoemd. Ze hebben een coërcitieve kracht groter dan 10kA/m en hoge retentiviteit. Wanneer we een hard magneet voor de eerste keer blootstellen aan een extern magnetisch veld, groeien en roteren de domeinen om zich te aligneren met het toegepaste veld bij verzadigingsmagnetisatie. Vervolgens wordt het veld verwijderd. Als gevolg hiervan wordt de magnetisatie enigszins teruggedraaid, maar volgt het niet langer de magnetisatiecurve. Een bepaalde hoeveelheid energie (Br) wordt in de magneet opgeslagen en deze wordt permanent gemagnetiseerd.

Hysteresis Loop

De totale oppervlakte van de hysteresislus = de energie die wordt verbruikt wanneer een materiaal van eenheidsvolume tijdens een werkcyclus wordt gemagnetiseerd. De B-H-curve of hysteresis lus van de harde magnetische materialen zal altijd een grote oppervlakte hebben vanwege de grote coërcitieve kracht, zoals getoond in de onderstaande figuur.

BH Product

Het product BH varieert langs de demagnetisatiecurve. Een goede permanente magneet heeft een maximale waarde van product BHmax. We moeten weten dat de dimensie van dit BH energiedichtheid impliceert (Jm-3). Dit wordt daarom het energieproduct genoemd.

Eigenschappen van Harde Magnetische Materialen

• Uiterste retentiviteit en coërcitiviteit.

• De waarde van het energieproduct (BH) zal groot zijn.

• De vorm van de BH-lus is bijna rechthoekig.

• Hoog hysterese lus.

• Kleine initiële permeabiliteit.

De eigenschappen van enkele belangrijke permanente magnetische materialen staan in de onderstaande tabel.

Enkele belangrijke harde magnetische materialen zijn de volgende:
Staal
Koolstofstaal heeft een grote hysteresislus. Door schokken of trillingen verliezen ze snel hun magnetische eigenschappen. Maar wolframstaal, chroomstaal en kobaltstaal hebben een hoog energieproduct.
Alnico
Dit is gemaakt van aluminium, nikkel en kobalt om de magnetische eigenschappen te verbeteren. Alnico 5 is het belangrijkste materiaal dat wordt gebruikt om permanente magneten te maken. Het BH-product is 36000 Jm-3. Het wordt gebruikt in hoge temperatuurtoepassingen.
Zeldzame Aardmetalen Alliages:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB etc.
Hard Ferrieten of Keramische Magneten (zoals Barium Ferrieten):
Deze materialen kunnen worden gepoederd en als binder in kunststoffen gebruikt. De kunststoffen die op deze manier worden gemaakt, worden plastic magneten genoemd.
Gebonden Magneten:
Wordt gebruikt in DC motoren, Stapmotoren etc.
Nanokristalline harde magneten (Nd-Fe-B Alliages):
De kleine afmetingen en het lage gewicht van deze materialen maken ze geschikt voor gebruik in medische apparaten, dunne motoren, etc.

Toepassingen van Harde Magnetische Materialen

Harde magnetische materialen hebben een breed scala aan toepassingen. Deze zijn als volgt:

• Automobiel: aandrijvingen voor ventilatoren, ruitenwissers, injectiepompen; startmotoren; Bediening voor stoelen, ramen, etc.

• Steun ons​