วัสดุแม่เหล็กแข็ง
เพื่อความเข้าใจเกี่ยวกับ วัสดุแม่เหล็กแข็ง เราต้องรู้จักกับคำศัพท์บางคำ ดังนี้:
ค่าแรงขับ (Coercivity): ความสามารถของ วัสดุเฟอร์โรแม่เหล็ก ในการรับ (ต้านทาน)สนามแม่เหล็กภายนอก สนามแม่เหล็ก โดยไม่ถูกทำให้สูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็ก.
ค่าคงที่แม่เหล็ก (Retentivity (Br)): เป็นปริมาณของความแม่เหล็กที่วัสดุเฟอร์โรแม่เหล็กสามารถรักษาไว้ได้แม้ว่า สนามแม่เหล็ก ลดลงจนถึงศูนย์.
ค่าซึมผ่าน (Permeability): ใช้กำหนดว่าวัสดุตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กที่นำมาใช้อย่างไร.
วัสดุแม่เหล็กถูกจำแนกตามขนาดของแรงขับขันออกเป็นสองกลุ่ม - วัสดุแม่เหล็กแข็งและ วัสดุแม่เหล็กอ่อน,
ตอนนี้เราสามารถกำหนด วัสดุแม่เหล็กแข็ง. วัสดุเหล่านี้มีความแข็งในแง่ว่ามันยากมากที่จะทำให้มันแม่เหล็ก. เหตุผลคือกำแพงโดเมนนั้นไม่เคลื่อนไหวเนื่องจากความบกพร่องของคริสตัลและการบกพร่อง.
แต่หากมันถูกทำให้แม่เหล็ก มันจะถูกแม่เหล็กอย่างถาวร. นั่นคือเหตุผลที่เรียกว่าวัสดุแม่เหล็กถาวร. พวกเขามีแรงขับขันมากกว่า 10kA/m และมีค่าคงที่แม่เหล็กสูง. เมื่อเราเปิดเผยแม่เหล็กแข็งให้กับสนามแม่เหล็กภายนอกเป็นครั้งแรก โดเมนจะเติบโตและหมุนเพื่อให้สอดคล้องกับสนามที่นำไปใช้ที่ความแม่เหล็กอิ่มตัว. หลังจากนั้น สนามจะถูกนำออก. ผลลัพธ์คือการแม่เหล็กจะถูกกลับไปบ้าง แต่มันไม่ได้ติดตามเส้นโค้งแม่เหล็กอีกต่อไป. ปริมาณพลังงานบางส่วน (Br) ถูกเก็บไว้ในแม่เหล็กและมันกลายเป็นแม่เหล็กถาวร.
วงจรฮิสเตอรีสิส
พื้นที่รวมของวงจรฮิสเตอรีสิส = พลังงานที่ถูกสลายเมื่อวัสดุหน่วยปริมาตรถูกแม่เหล็กในรอบการทำงาน. เส้น B-H หรือ วงจรฮิสเตอรีสิส ของ วัสดุแม่เหล็กแข็ง จะมีพื้นที่ใหญ่เนื่องจากแรงขับขันสูงดังแสดงในรูปด้านล่าง.
ผลิตภัณฑ์ BH
ผลิตภัณฑ์ BH แตกต่างตามเส้นโค้งการลบแม่เหล็ก. แม่เหล็กถาวรที่ดีจะมีค่าผลิตภัณฑ์ BHmax สูงสุด. เราต้องทราบว่ามิติของ BH นี้หมายถึงความหนาแน่นพลังงาน (Jm-3). ดังนั้นจึงเรียกว่าผลิตภัณฑ์พลังงาน.
คุณสมบัติของวัสดุแม่เหล็กแข็ง
ค่าคงที่แม่เหล็กและค่าแรงขับสูงสุด.
ค่าผลิตภัณฑ์พลังงาน (BH) จะสูง.
รูปร่างของวงจร BH ใกล้เคียงกับสี่เหลี่ยม.
วงจรฮิสเตอรีสิสสูง.
ค่าซึมผ่านเริ่มต้นเล็ก.
คุณสมบัติของวัสดุแม่เหล็กถาวรสำคัญบางประเภทแสดงในตารางด้านล่าง.
| วัสดุแม่เหล็กแข็ง | ค่าแรงขับ (Am-1) | ค่าคงที่แม่เหล็ก (T) | BHmax(Jm-1) |
| Alnico 5 (Alcomax)(51Fe, 24 Co,14 Ni, 8Al, 3Cu) | 44,000 | 1.25 | 36,000 |
| Alnico 2(55Fe, 12Co, 17Ni, 10Al, 6Cu) | 44,800 | 0.7 | 13,600 |
| Chrome steel(98Fe, 0.9Cr, 0.6 C, 0.4Mn) | 4,000 | 1.0 | 1,600 |
| Oxide(57Fe, 28 O, 15Co) | 72,000 | 0.2 | 4,800 |
วัสดุแม่เหล็กแข็งสำคัญบางชนิดมีดังนี้:
เหล็ก
เหล็กคาร์บอนมีวงจรฮิสเตอรีสิสใหญ่. ด้วยการกระแทกหรือการสั่นสะเทือน พวกเขาจะสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็กรวดเร็ว. แต่เหล็กทังสเตน เหล็กโครเมียม และเหล็กโคบอลต์มีผลิตภัณฑ์พลังงานสูง.
Alnico
สร้างขึ้นจากอะลูมิเนียม นิกเกิล และโคบอลต์ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติแม่เหล็ก. Alnico 5 เป็นวัสดุสำคัญที่ใช้ในการสร้างแม่เหล็กถาวร. ผลิตภัณฑ์ BH คือ 36,000 Jm-3. ใช้ในการทำงานที่อุณหภูมิสูง.
โลหะผสมธาตุหายาก:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB ฯลฯ.
แม่เหล็กเฟอร์ไรต์แข็งหรือแม่เหล็กเซรามิก (เช่น เฟอร์ไรต์บาร์เรียม):
วัสดุเหล่านี้สามารถบดเป็นผงและใช้เป็นสารประสานในพลาสติก. พลาสติกที่ทำด้วยวิธีนี้เรียกว่าแม่เหล็กพลาสติก.
แม่เหล็กประสาน:
ใช้ใน มอเตอร์กระแสตรง, มอเตอร์สเต็ปปิง ฯลฯ.
แม่เหล็กนาโนคริสตาล (Nd-Fe-B Alloys):
ขนาดเล็กและน้ำหนักเบาของวัสดุเหล่านี้ทำให้สามารถใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ มอเตอร์บาง ๆ ฯลฯ.
การประยุกต์ใช้วัสดุแม่เหล็กแข็ง
