Apakah hubungan saintifik antara saiz cincin magnet neodymium dan kekuatan magnetnya?

1. Definisi asas kekuatan magnet
Kekuatan medan magnet permukaan (Unit: Gauss atau Tesla): Menunjukkan saiz medan magnet pada permukaan magnet, yang secara langsung mempengaruhi daya penjerapan atau daya pada objek luaran.
Fluks Magnetik (Unit: Weber): Berkaitan dengan jumlah magnet. Semakin besar jumlahnya, semakin tinggi jumlah fluks magnet.
Produk Tenaga Magnetik (BHMAX): Parameter yang mengukur kapasiti penyimpanan tenaga magnet, yang ditentukan oleh remanence (BR) dan daya paksaan (HC) bahan itu sendiri.

Magnet cincin Neodymium

2. Pengaruh parameter saiz pada daya magnet
Diameter luar (OD) dan diameter dalaman (ID):
Peningkatan diameter luar: Meningkatkan kawasan keratan rentas magnet (kawasan keratan rentas bulat = π × (OD²-ID²)/4), jumlah fluks magnet meningkat dengan sewajarnya, tetapi kekuatan medan magnet permukaan mungkin sedikit berkurang disebabkan oleh penyebaran taburan medan magnet.
Meningkatkan diameter dalaman: Di bawah diameter luar yang sama, peningkatan diameter dalaman akan mengurangkan jumlah magnet, mengakibatkan penurunan jumlah fluks magnet, tetapi medan magnet di kawasan pusat mungkin lebih tertumpu (contohnya, apabila magnetisasi paksi).
Ketebalan (ketinggian):
Meningkatkan ketebalan akan secara langsung meningkatkan jumlah magnet, dengan itu meningkatkan jumlah fluks magnet. Walau bagaimanapun, kekuatan medan magnet permukaan tidak meningkat secara linear, kerana pelemahan medan magnet berkadar songsang dengan kuadrat jarak, dan ketebalan yang berlebihan boleh menyebabkan pengedaran medan magnet menjadi lebih tersebar.

3. Arah magnetisasi dan pengedaran medan magnet
Magnetisasi paksi (medan magnet di sepanjang arah ketebalan cincin):
Medan magnet tertumpu di kedua -dua hujung cincin (permukaan atas dan bawah), dan medan magnet di kawasan lubang tengah lemah. Meningkatkan ketebalan akan memanjangkan laluan medan magnet dan sedikit mengurangkan kekuatan medan magnet permukaan.
Magnetisasi radial (medan magnet di sepanjang lilitan cincin):
Medan magnet tertumpu pada permukaan diameter dalam dan luar cincin. Pada masa ini, perbezaan saiz antara diameter dalaman dan diameter luar akan menjejaskan keseragaman medan magnet, dan diameter dalaman yang lebih kecil boleh membawa kepada kepekatan medan magnet dalaman yang lebih kuat.

4.
Medan magnet terbalik yang dihasilkan oleh bentuk magnet itu sendiri melemahkan kekuatan medan magnet yang berkesan.
Faktor demagnetisasi magnet cincin berkaitan dengan nisbah aspeknya (ketebalan/diameter). Cincin magnet yang lebih nipis mempunyai medan demagnetisasi yang lebih kuat, yang boleh menyebabkan daya magnet sebenar menjadi lebih rendah daripada nilai teoritis; Cincin magnet tebal mempunyai kesan demagnetisasi yang lebih lemah, dan daya magnet lebih dekat dengan prestasi teoretikal bahan.

5. Model matematik dan undang -undang empirikal
Formula fluks magnet: jumlah fluks magnet φ ≈ br × a (A adalah kawasan keratan rentas), yang menunjukkan bahawa diameter luar dan diameter dalaman secara tidak langsung menentukan fluks magnet dengan menjejaskan kawasan keratan rentas.
Anggaran kekuatan medan magnet permukaan: Untuk magnet cincin magnet aksial, kekuatan medan magnet permukaan (B) mendekati remanen (BR) apabila ketebalan meningkat, tetapi dipengaruhi oleh medan demagnetisasi, nilai sebenar biasanya 50% ~ 80% daripada BR.
Had Saiz: Apabila saiz magnet terlalu kecil (seperti cincin mikro), kesan sempadan bijian bahan dan ketepatan pemprosesan boleh menyebabkan penurunan yang ketara dalam sifat magnet.

6. Perdagangan dalam aplikasi praktikal
Motor dan penjana: Fluks magnet yang tinggi diperlukan, dan cincin magnet dengan diameter luar yang lebih besar dan ketebalan biasanya dipilih, tetapi batasan ruang dan kerugian semasa eddy mesti dipertimbangkan.
Sensor dan gandingan magnet: Bergantung pada kekuatan medan magnet permukaan yang tinggi, diameter dalaman yang lebih kecil dan cincin magnet yang lebih nipis boleh dipilih untuk menumpukan medan magnet.
Penjerapan magnet: jumlah fluks magnet (daya penjerapan) dan kecerunan medan magnet (jarak tindakan) perlu seimbang. Sebagai contoh, peningkatan ketebalan boleh memanjangkan jarak penjerapan, tetapi ia perlu dioptimumkan dengan bahan konduktif magnetik.

7. Kes Pengesahan Eksperimen
Diameter luar adalah tetap, perubahan diameter dalaman: Diameter dalaman meningkat dari 5mm hingga 15mm (diameter luar 30mm), jumlah fluks magnet berkurangan sebanyak kira -kira 40%, tetapi kekuatan medan magnet di kawasan pusat meningkat sebanyak 20% (magnetisasi paksi).
Ketebalan dua kali ganda: ketebalan meningkat dari 5mm hingga 10mm (diameter luar 20mm, diameter dalaman 10mm), kekuatan medan magnet permukaan meningkat dari 4500 gauss hingga 6000 gauss, tetapi apabila ia terus meningkat hingga 15mm, ia hanya meningkat kepada 6300 gauss, dan kenaikan kadar turun.