Стабилизация магнитного поля магнитной системы на постоянных магнитах

 

            В процессе эксплуатации магнитной системы (МС) могут возникать как обратимые, так и необратимые изменения магнитного поля в рабочей области МС.

            Обратимые изменения – это результат обратимых деформаций петли гистерезиса, возникающих из-за тепловых воздействий или результат обратимого изменения рабочей точки магнитов, вызванного либо внешними полевыми воздействиями, либо изменением конфигурации МС.

            Обратимые изменения могут быть сведены до допустимых значений, но то, как это достигается – предмет отдельного рассмотрения. В данной же работе будут исследоваться вопросы стабилизации полей МС, то есть исключение возникновения необратимых изменений магнитного состояния постоянных магнитов.

            Следует отметить, что, в конечном счете, как деформации кривой размагничивания, так и воздействие внешнего магнитного поля или изменения магнитной цепи приводят к обратимым или необратимым явлениям только через вариации суммарного (собственного и внешнего) размагничивающего поля постоянных магнитов. Собственное размагничивающее поле всегда присутствует, если только линия нагрузки МС не совпадает с осью ординат (такая МС смысла не имеет, так в этом случае магнитное поле в рабочей области равно нулю).  

           Итак, необратимые изменения магнитного поля МС могут носить:

·        временной характер (временная нестабильность, которую мы рассматривали в части 1);

·        тепловой характер (тепловая нестабильность, которую мы рассматривали в части 2);

·        характер размагничивания – нестабильность, возникающая при воздействиях на МС внешних магнитных полей или изменении магнитной цепи (рассматривалась в части 3).

Указанные воздействия приводят к необратимым изменениям магнитного поля МС, но для каждого типа магнитотвёрдого материала эти изменения в разной степени зависят от описанных выше причин, поэтому последовательно рассмотрим  каждый тип магнитотвёрдого материала, отмечая характерные именно для него необратимые изменения магнитного состояния, и дадим рекомендации по их устранению.

 

1.                           Ферритовые магнитотвёрдые материалы (бариевые и стронциевые постоянные магниты).

 

·        Временная нестабильность.

Ферритовые постоянные магниты обладают высокой временной стабильностью, как при работе в широком интервале температур, так и при значительных размагничивающих полях внутренних или внешних.

Таким образом, можно утверждать, что в подавляющем большинстве случаев какие либо меры по временной стабилизации МС с ферритовыми постоянными магнитами не требуется.

·        Тепловая нестабильность.

            В МС с ферритовыми постоянными магнитами наблюдается необратимая тепловая нестабильность при таких тепловых деформациях кривой размагничивания, при которых происходит уменьшение коэрцитивной силы. На рисунке 1 приведена зависимость коэрцитивной силы ферритовых магнитотвёрдых материалов от температуры.

Как видно из рисунка 1, в интервале температур от 20⁰С до 250⁰С коэрцитивная сила ферритовых магнитотвёрдых материалов возрастает и, следовательно, необратимых тепловых изменений магнитного поля МС наблюдаться не будет. При температурах ниже 20⁰С коэрцитивная сила уменьшается, и необратимые изменения магнитного поля МС становятся возможными. При температурах выше 250⁰С также наблюдается уменьшение коэрцитивной силы, но по величине коэрцитивная сила не становится меньше, чем при  20⁰С, то есть, необратимые изменения магнитного поля не будут возникать.

            Таким образом, необратимые изменения магнитного поля МС с ферритовыми постоянными магнитами в результате тепловых воздействий могут возникать только при охлаждении МС ниже 20⁰С. Необратимые изменения возникают в результате обратимых тепловых деформаций петли гистерезиса в том случае, если линия нагрузки магнита в магнитной системе оказывается при этих деформациях ниже колена кривой размагничивания.

Покажем (рис. 2) как возникают необратимые тепловые изменения магнитного поля при охлаждении МС с ферритовыми постоянными магнитами.

Рис. 2. Тепловые деформации кривой размагничивания ферритового магнитотвёрдого материала

Пусть имеем  МС, магнитное состояние постоянных магнитов которой характеризуется рабочей точкой Р₁ на линии нагрузки 1 (рис.2). При охлаждении МС до температуры, например, -40⁰С произойдёт деформация кривой размагничивания магнитотвёрдого материала (кривая, обозначенная -40⁰С на рис.2). Магнитное состояние постоянного магнита будет теперь характеризоваться точкой Р₂, а изменения магнитного состояния магнита при каких либо воздействиях описываться кривой размагничивания ЕР₂С (при температуре -40⁰С). После нагревания МС до температуры 20⁰С магнитное состояние постоянного магнита будет описываться рабочей точкой Р₃ на кривой размагничивания AGF (необходимые перестроения производятся с учётом соответствующие температурных коэффициентов для остаточной индукции и коэрцитивной силы) и линией нагрузки 1. Как видно из построений, приведённых на рис.2, величина магнитного поля такой МС в результате необратимых изменений, вызванных морожением, уменьшится примерно на 25%. Последующие циклы охлаждения до температур, не опускающихся ниже -40⁰С, не будут приводить к необратимым изменениям.

Стабилизация магнитного поля МС с ферритовыми постоянными магнитами от тепловых воздействий  может быть достигнута тремя способами, а именно:

а) магнитная система конструируется так, чтобы линия нагрузки при отрицательных температурах не проходила ниже «колена» кривой размагничивания при заданной температуре морожения (линия нагрузки 2 при температуре -40⁰С или линия нагрузки 3 при температуре -65⁰С для примера, приведённого на рисунке 2);

б) магнитная система рассчитывается на избыточное магнитное поле (для примера, приведённого на рис.2 это превышение составляет 25%), тогда после морожения достигается требуемая величина магнитного поля, последующие циклы морожения к необратимым изменениям магнитного поля приводить не будут;

  в) магнитная система размагничивается заранее рассчитанным стабилизирующим магнитным полем (в примере, приведённом на рис.2, МС размагничивается полем 100кА/м до состояния, характеризуемого точкой G и линией нагрузки, обозначенной пунктиром). Размагничивание выводит МС в магнитное состояния эквивалентное тому, которое достигается при морожении.

Итак, в МС  с ферритовыми постоянными магнитами возможны необратимые изменения магнитного поля при тепловых воздействиях только типа морожение.

Для устранения необратимого уменьшения величины магнитного поля применяется либо температурная обработка (морожение), либо размагничивание заранее рассчитанным магнитным полем.

·        Нестабильность при воздействии внешних магнитных полей

При воздействии на МС с ферритовыми постоянными магнитами внешних размагничивающих полей возможны необратимые изменения величины магнитного поля и только в сторону уменьшения. Такая «потеря» поля возникает в том случае, если магнитное состояние магнита  МС при приложении размагничивающего поля оказывается ниже «колена» кривой размагничивания (линия нагрузки магнита, смещённая на величину размагничивающего поля, пересекает кривую размагничивания ниже «колена»).        

Описанная ситуация иллюстрируется рисунком 3.

Рис.3. Необратимое изменение намагниченности магнита

            На рис.3 показано, что для постоянного магнита, представленного линией нагрузки 1 и изготовленного из магнитотвёрдого материала с кривой размагничивания, обозначенной 20⁰С, при воздействии размагничивающего поля в 80кА/м будет наблюдаться необратимая потеря намагниченности. Действительно, исходная рабочая точка магнита Р₁ после воздействия размагничивающего поля перейдёт в рабочую точку Р₂. Отметим, что магнитное состояние постоянного магнита теперь будет определяться кривой размагничивания АВС. Необратимое уменьшение величины магнитного поля в данном случае составит примерно 20%.

Стабилизация магнитного поля МС, подвергающейся воздействиям внешних полей может быть достигнута следующими способами:

а) магнитная система конструируется так, чтобы линия нагрузки при воздействии размагничивающих полей не проходила ниже «колена» кривой размагничивания (линия нагрузки 1 для размагничивающего поля 80кА/м как в рис.4);

Рис.4. МС, устойчивая к размагничивающему полю 80 кА/м

            Если постоянные магниты МС  имеют линию нагрузки 1, то такая МС будет устойчива к воздействию размагничивающих полей, не превышающих 80кА/м.

б) магнитная система рассчитывается на избыточное магнитное поле (для примера, приведённого на рис.3 это составляет 20%), тогда после воздействия размагничивающего поля заданной величины достигается требуемая величина магнитного поля, последующие циклы воздействия размагничивающих полей, не превышающих поле стабилизации (размагничивания), к необратимым изменениям магнитного поля приводить не будут;

в)  магнитная система размагничивается морожением до состояния, характеризуемого кривой размагничивания АВС при температуре 20⁰С (рис.3).

Стабилизация МС по воздействию размагничивающих полей путём морожения эффективный и в ряде случаев единственный способ стабилизации, так как морозильная камера необходимых для этого размеров, как правило, менее дефицитное оборудование, чем размагничивающая установка с блоком питания.

Итак, в МС  с ферритовыми постоянными магнитами возможны необратимые изменения магнитного поля при воздействии внешних размагничивающих полей, выводящих линию нагрузки МС за «колено» кривой размагничивания.

Для устранения необратимого уменьшения величины магнитного поля МС при воздействии внешних магнитных полей применяется либо размагничивание полями, превышающими эти воздействия, либо температурная обработка (морожение) на заранее рассчитанную температуру.

 

2.                           Литые магнитотвёрдые материалы (ЮНД (Альни) и ЮНДК (Альнико) постоянные магниты).

 

·        Временная нестабильность.

Временная нестабильность  литых постоянных магнитов представляет собой процесс магнитного старения и может быть описана законом, близким к логарифмическому. Количественно старение составляет от десятых долей процента до нескольких процентов в год и зависит не только от свойств магнитотвердого материала, но и от положения рабочей точки магнита на кривой размагничивания (нагрузочная характеристика) и внешних условий: температуры, механических нагрузок и т.п.

Временная стабилизация литых постоянных магнитов производится, как правило, размагничиванием.

В таблице 1 указано относительное изменение магнитной индукции при размагничивании , обеспечивающее практическое отсутствие магнитного старения, то есть магнитную стабильность свойств магнита в магнитной системе при неизменных внешних условиях.

Таблица 1

Характеристики естественного магнитного старения магнитов из сплавов ЮНД и ЮНДК

           

            Из таблицы 1 следует, например, что для временной стабилизации МС с постоянными магнитами марки ЮНДК35Т5БА, имеющими  рабочую точку в области максимума магнитной энергии, следует провести размагничивание магнитов на 4%, а МС с магнитами марки ЮНД4 и рабочей точкой в области максимума магнитной энергии для обеспечения временной стабильности следует размагнитить на 15%. 

 

·        Тепловая нестабильность.

Исследования показали, что частичное размагничивание уменьшает необратимые изменения, возникающие не только под влиянием внешних магнитных полей, но и изменений температуры, магнитного сопротивления цепи, механических нагрузок в виде ударов и вибраций и т.п. Однако в тех случаях, когда к стабильности магнитной системы предъявляются особенно высокие требования и когда сильно изменяются внешние условия, кроме частичного размагничивания, магниты подвергают дополнительной стабилизации: термообработке и механическим воздействиям.

Стабилизация заключается в воздействии на магнитную систему в собранном состоянии нескольких температурных циклов и циклов механических нагрузок в диапазоне, несколько превышающем изменения этих факторов в реальных условиях эксплуатации.

Иногда при эксплуатации постоянные магниты в течение продолжительного времени подвергаются воздействию высоких температур. Это происходит, например, в датчиках и исполнительных механизмах для контроля и автоматизации энергетических установок, химических производств, во многих приборах для научных исследований, в самолётах, ракетах и космических аппаратах. Кроме того, магниты нагреваются при заливке их силумином для крепления в магнитной системе. Следовательно, для стабилизации МС с такими постоянными магнитами необходимо знание поведения постоянных магнитов при высоких температурах и, конечно, имеет большое практическое значение определение верхнего предела рабочей температуры.

            При повышенных температурах (выше 200°С) наиболее приемлемыми являются сплавы  ЮНДК24 и ЮНДК35Т5, так как наряду с высокой точкой Кюри (около 850 ⁰С) эти сплавы обладают высокой структурной устойчивостью. До 500⁰С в этих сплавах не наблюдалось структурных изменений, влияющих на магнитный поток (при испытаниях в течение  одного года). При более высокой температуре время работы постоянных магнитов ограничено.

            Для работы при высоких температурах (до 550 … 650°С) магниты подвергают специальной структурной и магнитной стабилизации. После стабилизации магниты из сплавов ЮНДК35Т5, ЮНДК35Т5БА и ЮНДК38Т7 стабильны в течение не менее 10000 часов при 550⁰С, 1000 часов при 600⁰С и 50 часов при 650°С. При 500°С и ниже время работы магнитов не ограничено.

Магниты из сплавов ЮНДК24 и ЮНДК25БА стабильны не менее 10000 часов при 500⁰С, 1000 часов при 550°С и 50 часов при 600°С. Общее старение магнитов (структурное и магнитное) за это время не превосходит 1%. При более высокой температуре магнитный поток быстро падает. За 1000 часов при 650 ⁰С для магнитов из сплавов типа ЮНДК24 или за 1000 часов при 700 ⁰С для магнитов из сплавов типа ЮНДК35Т5 снижение магнитного потока составляет 80 … 90 %.

            Стабилизация магнитов для работы при температуре до 550 … 650°С заключается в проведении после стандартной термообработки длительного остаривания при температуре                 550 … 650 ⁰С и последующей магнитной стабилизации.

            Остаривание магнитов из сплавов ЮНДК35Т5, ЮНДК35Т5БА и ЮНДК38Т7 производят по режиму:

Ø       нагрев до 650°С, выдержка 50 часов;

Ø      охлаждение до 600°С, выдержка 50 часов;

Ø      охлаждение до 550°С, выдержка 100 часов;

Ø      нагрев до 600°С, выдержка 100 часов;

Ø      охлаждение до комнатной температуры.

Остаривание магнитов из сплавов ЮНДК24 и ЮНДК25БА производят по режиму:

Ø      нагрев до 600⁰С, выдержка 100 часов;

Ø      охлаждение до 550°С, выдержка 100 часов;

Ø      охлаждение до комнатной температуры.

            После сборки магнитные системы намагничивают до насыщения и подвергают магнитной стабилизации. Для магнитов из сплавов ЮНДК35Т5, ЮНДК35Т5БА, ЮНДК38Т7:

Ø      нагрев до 650°С, выдержка 3 часа;

Ø      охлаждение до комнатной температуры (3 цикла);

Ø      затем размагничивание на 5 %.

     Для магнитов из сплавов ЮНДК24 и ЮНДК25БА:

Ø      нагрев до 600°С, выдержка 3 часа;

Ø      охлаждение до комнатной температуры (3 цикла);

Ø      затем размагничивание на 10 %.

            При выдержке выше 500°С в постоянных магнитах происходят непрерывные изменения кристаллической структуры, влияющие на магнитные свойства и особенно на коэрцитивную силу. Поэтому магниты, предназначенные для работы при температуре выше 500 ⁰С, должны иметь рабочую точку выше максимума магнитной энергии.  

 

·        Нестабильность при воздействии внешних магнитных полей

При воздействии на МС с литыми постоянными магнитами внешних размагничивающих полей возможны необратимые изменения величины магнитного поля. Эти изменения возникают в том случае, если магнитное состояние магнита  МС при приложении внешнего магнитного поля оказывается ниже «колена» кривой размагничивания (линия нагрузки магнита, смещённая на величину размагничивающего поля, пересекает кривую размагничивания ниже «колена»).       

            Эти явления носят тот же характер, что и в случае ферритовых постоянных магнитов и устраняются теми же приёмами, а именно: 

а) магнитная система конструируется так, чтобы линия нагрузки при воздействии размагничивающих полей не проходила ниже «колена» кривой размагничивания.

б) магнитная система рассчитывается на избыточное магнитное поле, тогда после воздействия размагничивающего поля заданной величины достигается требуемая величина магнитного поля, последующие циклы воздействия размагничивающих полей, не превышающих поле стабилизации (размагничивания), к необратимым изменениям магнитного поля приводить не будут;

            Отметим, что в МС с литыми магнитами (в наибольшей степени это может наблюдаться в изотропных магнитах) при воздействии внешних магнитных полей могут возникать необратимые изменения магнитного поля, вызванные ортогональным намагничиванием.  

Поясним суть дела, следуя [1]. В намагниченной МС обязательно возникают потоки рассеивания. Потоки рассеивания свидетельствуют об изменении направления вектора магнитного поля внутри магнитов и появлении составляющих напряжённости магнитного поля, перпендикулярных направлению первоначального намагничивания.  В качестве примера (рис.5) авторы приводят распределение поля стержневого магнита из сплава ЮНДК24. (Картины поля изучались электрическим моделированием на сеточных нелинейных электроинтеграторах).

 

Рис. 5. Поле цилиндрического магнита

В – индукция магнитного поля; φ – потенциал магнитного поля

Под действием сил внутреннего магнитного поля происходит поворот векторов намагниченности элементарных областей. Материал как бы впервые намагничивается в направлении, перпендикулярном магнитной текстуре и направлению первоначального намагничивания. При этом появляется не только намагниченность в перпендикулярном направлении, но и изменяется  (уменьшается) намагниченность в первоначальном направлении. Подобное «перераспределение» намагниченности, возникающее после первоначального намагничивания МС, естественно, не может рассматриваться как нестабильность.  Нестабильность в виде необратимого уменьшения величины магнитного поля в рабочей области МС вследствие этого явления может возникать как при приложении ортогональных намагниченности внешних магнитных полей, так и согласных подмагничивающих магнитных полей. На рис. 6, 7, 8 приведены кривые намагничивания и размагничивания ряда литых магнитотвердых материалов в направлении текстуры и перпендикулярном направлении

 

Рис. 6. Характеристики литого магнитотвёрдого материала в направлении магнитной текстуры  и перпендикулярном к текстуре направлении

Рис. 7. Кривые размагничивания при поляризации под углом к оси лёгкого намагничивания

Рис. 8. Изменение магнитного состояния намагниченного литого магнитотвёрдого материала под действием поля, перпендикулярного направлению первоначального намагничивания. - намагниченность в направлении первоначального намагничивания. -  намагниченность в перпендикулярном направлении. J- модуль вектора суммарной намагниченности

Показанные на рисунках зависимости позволяют сделать вывод о порядке величин и их значимости при конструировании МС. Кроме того, эти рисунки иллюстрируют сделанный авторами вывод о том, что кривые намагничивания  в ортогональном направлении могут быть аппроксимированы в диапазоне полей  линейной функцией:

 

            Для МС с литыми магнитотвёрдыми материалами характерна ещё одна особенность, заключающаяся в том, что магниты должны намагничиваться в уже собранной  МС. Если  магниты намагничиваются отдельно и после этого устанавливаются в МС, то величина магнитного поля в рабочей области может оказаться значительно меньше ожидаемой. Такое несоответствие величины магнитного поля ожидаемой конечно не может считаться нестабильностью, но указывает на то, что разборка МС с литыми магнитами или изменения размеров и вида магнитной цепи могут приводить к изменениям величины магнитного поля. Эти изменения могут приводить к изменениям величины магнитного поля в большую или меньшую сторону, а так же и к изменению направления вектора магнитного поля.

            Итак, для МС с литыми постоянными магнитами характерны -

1) временная нестабильность, приводящая к уменьшению величины магнитного поля;

2) нестабильность при тепловых воздействиях, так же проявляющаяся в уменьшении величины магнитного поля;

3) нестабильность, возникающая при воздействиях внешними магнитными полями и обратимых изменениях магнитной цепи – эта нестабильность может приводить как к возрастанию величины магнитного поля или её уменьшению, так и к изменению направления вектора поля.

            Стабилизация МС с литыми постоянными магнитами осуществляется размагничиванием (временная и полевая нестабильность) и при помощи термомагнитной обработки несколькими циклами.

 

3.                           Редкоземельные  магнитотвёрдые материалы

 

·        Временная нестабильность

В статье данного цикла, посвящённой временной нестабильности постоянных магнитов, для изменения магнитного состояния магнитов из редкоземельных материалов, вызванного  магнитным старением, было представлено следующее выражение:

,

Выражение перед логарифмом называется коэффициентом нестабильности. Этот коэффициент определяется по следующей формуле:

_,

     где: - дифференциальная магнитная восприимчивость;

                         - размагничивающий фактор;

                         - намагниченность в рабочей точке;

                         α_к – температурный коэффициент константы анизотропии;

                   Е – коэффициент, имеющий ту же размерность, что и постоянная Больцмана, и     зависящий от размеров включений, обеспечивающих задержку доменной границы.

Там же были представлены экспериментальные зависимости относительного уменьшения намагниченности постоянных магнитов из сплавов редкоземельных материалов с кобальтом (РЗМ-Со) от времени (рис. 9). Кривые размагничивания соответствующих магнитотвёрдых материалов и линии нагрузки постоянных магнитов представлены   на рис. 10.

Как видно, (рис. 9) нестабильность намагниченности редкоземельных постоянных магнитов, а, следовательно, и магнитного поля МС может составлять значительную величину.

 

 

Кривая А_2а характеризует параметры материала образца прошедшего предварительную стабилизацию при 250⁰С в течение 2 часов.

 

Рис. 10. Кривые размагничивания магнитов из сплавов РЗМ-Со

Приведённые выше выражения, характеризующие нестабильность намагниченности редкоземельных магнитов, показывают, что чем меньше  размагничивающий фактор МС, тем она стабильнее. Однако следует отметить, что этот путь в данном случае оказывается неприемлемым, так как одним из важнейших преимуществ МС с редкоземельными магнитами является возможность использования сильно «нагруженных» магнитов (размагничивающий фактор, как правило, близок к единице). Следовательно, в распоряжении конструктора остаются только те способы стабилизации, которые позволяют уменьшать дифференциальную магнитную восприимчивость магнитов χ_d. 

Покажем, что нагревание МС с редкоземельными постоянными магнитами может обеспечить уменьшение дифференциальной магнитной восприимчивости χ_d материала магнитов и привести к повышению временной стабильности.

На рис.11 схематически показаны процессы нагревания МС до температуры, при которой происходит частичное размагничивание магнитов, и последующее охлаждение до комнатной температуры.

Рис. 11. Временная стабилизация редкоземельных магнитов нагреванием

АВ – исходная кривая размагничивания магнитотвёрдого материала. EC – кривая размагничивания магнитотвёрдого материала в нагретом состоянии. EP2D – кривая размагничивания магнита в нагретом состоянии.  АР3С – кривая размагничивания магнита после охлаждения. Тангенсы углов  a и b -  дифференциальная магнитная восприимчивость χ_d.

            Рисунок 11 иллюстрирует тот факт, что для повышения временной стабильности редкоземельных постоянных магнитов последние надо нагреть до такой температуры, при которой  будет наблюдаться размагничивание.

            Покажем, что размагничивание внешним магнитным полем не приведёт к повышению временной стабильности. Действительно, после размагничивания состояние магнитов будет описываться кривой возврата, наклон которой (дифференциальная магнитная восприимчивость χ_d.) не меньше, чем  исходной кривой размагничивания (рис.12).

 

Рис. 12. Размагничивание редкоземельного постоянного магнита

Как видно из рисунка 12, при размагничивании состояние магнита будет описываться рабочей точкой Р2, а после снятия размагничивающего поля состояние магнита будет описываться рабочей точкой Р3. Изменения состояния магнита при различных  воздействиях будет теперь определяться кривой размагничивания АР2С. Известно [1], что тангенс угла наклона линий возврата редкоземельных  магнитотвердых материалов не меньше, чем для основной кривой размагничивания. Таким образом, размагничивание магнитным полем не улучшает временную стабильность редкоземельных магнитов.

Итак, для МС с редкоземельными постоянными магнитами характерна временная нестабильность магнитного поля.

Стабилизация заключается в том, что предварительно намагниченный до насыщения магнит, нагревают до температуры, обеспечивающей перемещение рабочей точки магнита за колено кривой размагничивания.

 

·        Тепловая нестабильность.

В МС с редкоземельными постоянными магнитами наблюдается необратимая тепловая нестабильность при таких тепловых деформациях кривой размагничивания, при которых происходит уменьшение коэрцитивной силы. В отличие от ферритовых магнитотвёрдых материалов у редкоземельных материалов уменьшение коэрцитивной силы происходит при нагревании. Следовательно, тепловая нестабильность в виде необратимого уменьшения индукции магнитного поля в МС с редкоземельными магнитами может наблюдаться только при нагревании. Если тепловые деформации кривой размагничивания оказываются таковыми, что линия нагрузки магнита в МС пересекает кривую размагничивания ниже колена, то после охлаждения до комнатной температуры величина намагниченности будет иметь меньшее значение, чем до теплового цикла.

Стабилизации магнитов  на основе редкоземельных материалов заключается в том, что предварительно намагниченный до насыщения магнит нагревают до температуры, превышающей рабочую на ΔТ градусов (ΔТ = 50…100°С), и выдерживают при этой температуре в течение некоторого времени. Таким образом, процесс стабилизации можно охарактеризовать двумя параметрами – температурой перегрева и временем выдержки при этой температуре. При этом доменные границы занимают более устойчивые положения и процессы термической активации не в состоянии вызывать необратимые смещения доменных стенок. Экспериментально установлено [2], что основную роль играет температура перегрева, а время в пределах от 15 минут до 2 часов не оказывает влияния на величину коэффициента нестабильности. Как видно из  рис. 9,10 существует вполне определённая температура перегрева магнита при заданной рабочей температуре и известных величинах реверсивной восприимчивости χ_d и размагничивающего фактора N, при которой коэффициент нестабильности близок к нулю. Если температура перегрева больше оптимальной величины, то коэффициент нестабильности становится положительным и будет наблюдаться возрастание намагниченности магнита в течение времени. То есть, МС стабилизируется по тепловым воздействиям, но магнитное поле будет меняться во времени.

            Так как термостабилизация, как правило, осуществляется изготовителем редкоземельных магнитов, то при заказе последних надо обязательно сообщать:

·        марку магнитотвёрдого материала, из которой требуется изготовить постоянный магнит;

·          предельную рабочую температуру;

·          значение величины нагрузки на магнитную цепь – размагничивающий фактор магнита в магнитной системе;

·        величины внешних магнитных полей, которые могут воздействовать на магнитную систему.

 

Итак, для МС с редкоземельными постоянными магнитами характерна тепловая нестабильность магнитного поля, которая возникает при нагревании.

Стабилизация заключается в том, что МС нагревают до температуры, превышающей рабочую на ΔТ градусов (ΔТ = 50…100°С), и выдерживают при этой температуре в течение некоторого времени.

 

·          Нестабильность при воздействии внешних магнитных полей

Для МС с  редкоземельными постоянными магнитами в нормальных условиях (комнатная температура) практически во всех случаях нестабильность при воздействии внешних магнитных полей не возникает, что объясняется очень высокими значениями коэрцитивной силы.

Таким образом, в МС с редкоземельными  постоянными магнитами наблюдаются -

1) временная нестабильность, приводящая к уменьшению величины магнитного поля;

2) нестабильность при тепловых воздействиях, так же проявляющаяся в уменьшении величины магнитного поля;

            Стабилизация МС с редкоземельными постоянными магнитами, как по первому, так  и по второму виду нестабильности осуществляется при помощи нагревания.

 

Литература

1.      Коген–Далин В.В., Комаров Е.В. Расчёт и испытание систем с постоянными магнитами. М.: Энергия. 1977.

3.      Исследование магнитного старения порошковых им литых магнитов из сплавов н основе РЗМ Со₅. Виноградов С.Е., Меркулова Г.Я., Севостьянов В.П., Шибанова Н.М. «Физика магнитных материалов», 1977, №4, с. 31-39.