ความสัมพันธ์ทางวิทยาศาสตร์ระหว่างขนาดของวงแหวนแม่เหล็กนีโอไดเมียมและความแข็งแรงของแม่เหล็กคืออะไร?

1. คำจำกัดความพื้นฐานของความแข็งแรงของแม่เหล็ก
ความแข็งแรงของสนามแม่เหล็กพื้นผิว (หน่วย: เกาส์หรือเทสลา): ระบุขนาดของสนามแม่เหล็กบนพื้นผิวของแม่เหล็กซึ่งส่งผลโดยตรงต่อแรงดูดซับหรือแรงบนวัตถุภายนอก
ฟลักซ์แม่เหล็ก (หน่วย: เวเบอร์): เกี่ยวข้องกับปริมาตรของแม่เหล็ก ยิ่งปริมาตรมีขนาดใหญ่เท่าใดฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็ก (BHMAX): พารามิเตอร์ที่วัดความสามารถในการจัดเก็บพลังงานของแม่เหล็กซึ่งถูกกำหนดโดย Remanence (BR) และแรงบีบบังคับ (HC) ของวัสดุเอง

แม่เหล็กแหวนนีโอไดเมียม

2. อิทธิพลของพารามิเตอร์ขนาดต่อแรงแม่เหล็ก
เส้นผ่านศูนย์กลางด้านนอก (OD) และเส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน (ID):
เพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางด้านนอก: เพิ่มพื้นที่หน้าตัดของแม่เหล็ก (พื้นที่ตัดขวางวงกลม = π× (OD²-id²)/4) ฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ แต่ความแรงของสนามแม่เหล็กพื้นผิวอาจลดลงเล็กน้อยเนื่องจากการแพร่กระจายของการกระจายสนามแม่เหล็ก
การเพิ่มขึ้นของเส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน: ภายใต้เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเดียวกันการเพิ่มขึ้นของเส้นผ่านศูนย์กลางภายในจะลดปริมาตรของแม่เหล็กส่งผลให้ฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดลดลง แต่สนามแม่เหล็กในพื้นที่ส่วนกลางอาจมีความเข้มข้นมากขึ้น
ความหนา (ความสูง):
การเพิ่มความหนาจะเพิ่มปริมาตรของแม่เหล็กโดยตรงซึ่งจะเป็นการเพิ่มฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมด อย่างไรก็ตามความแรงของสนามแม่เหล็กพื้นผิวไม่ได้เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเนื่องจากการลดทอนของสนามแม่เหล็กนั้นมีสัดส่วนผกผันกับสี่เหลี่ยมของระยะทางและความหนาที่มากเกินไปอาจทำให้การกระจายสนามแม่เหล็กกระจายตัวมากขึ้น

3. ทิศทางการดึงดูดและการกระจายสนามแม่เหล็ก
การดึงดูดตามแนวแกน (สนามแม่เหล็กตามทิศทางความหนาของวงแหวน):
สนามแม่เหล็กมีความเข้มข้นที่ปลายทั้งสองของวงแหวน (พื้นผิวด้านบนและด้านล่าง) และสนามแม่เหล็กในพื้นที่หลุมตรงกลางนั้นอ่อนแอ การเพิ่มความหนาจะขยายเส้นทางสนามแม่เหล็กและอาจลดความแรงของสนามแม่เหล็กพื้นผิวเล็กน้อย
การดึงดูดเรเดียล (สนามแม่เหล็กตามเส้นรอบวงของวงแหวน):
สนามแม่เหล็กมีความเข้มข้นบนพื้นผิวเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในและด้านนอกของวงแหวน ในเวลานี้ความแตกต่างของขนาดระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในและเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกจะส่งผลต่อความสม่ำเสมอของสนามแม่เหล็กและเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในที่เล็กกว่าอาจนำไปสู่ความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กภายในที่แข็งแกร่งขึ้น

4. เอฟเฟกต์ฟิลด์ Demagnetizing (ฟิลด์ Demagnetizing)
สนามแม่เหล็กย้อนกลับที่สร้างขึ้นโดยรูปร่างของแม่เหล็กนั้นทำให้ความแรงของสนามแม่เหล็กมีประสิทธิภาพลดลง
ปัจจัย demagnetization ของแม่เหล็กแหวนเกี่ยวข้องกับอัตราส่วนภาพ (ความหนา/เส้นผ่านศูนย์กลาง) แหวนแม่เหล็กที่บางกว่ามีสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งกว่าซึ่งอาจทำให้แรงแม่เหล็กที่แท้จริงต่ำกว่าค่าทางทฤษฎี วงแหวนแม่เหล็กที่หนาขึ้นมีผลการกำจัดแม่เหล็กที่อ่อนแอกว่าและแรงแม่เหล็กนั้นใกล้เคียงกับประสิทธิภาพทางทฤษฎีของวัสดุ

5. แบบจำลองทางคณิตศาสตร์และกฎเชิงประจักษ์
สูตรฟลักซ์แม่เหล็ก: ฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดφ≈ Br × A (A คือพื้นที่ตัดขวาง) แสดงให้เห็นว่าเส้นผ่านศูนย์กลางด้านนอกและเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในเป็นทางอ้อมตรวจสอบฟลักซ์แม่เหล็กโดยส่งผลกระทบต่อพื้นที่ตัดขวาง
การประมาณความแข็งแรงของสนามแม่เหล็กพื้นผิว: สำหรับแม่เหล็กวงแหวนแม่เหล็กตามแนวแกนความแรงของสนามแม่เหล็กพื้นผิว (b) เข้าใกล้ remanence (BR) เมื่อความหนาเพิ่มขึ้น แต่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กการทำให้เป็นจริงค่าจริงมักจะ 50% ~ 80% ของ Br
ขีด จำกัด ขนาด: เมื่อขนาดแม่เหล็กมีขนาดเล็กเกินไป (เช่นวงแหวนไมโคร) ผลกระทบเขตแดนของวัสดุและความแม่นยำในการประมวลผลอาจทำให้คุณสมบัติของแม่เหล็กลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

6. การแลกเปลี่ยนในการใช้งานจริง
มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า: จำเป็นต้องใช้ฟลักซ์แม่เหล็กสูงและวงแหวนแม่เหล็กที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางและความหนาด้านนอกขนาดใหญ่มักจะถูกเลือก แต่จะต้องพิจารณาข้อ จำกัด ด้านพื้นที่และการสูญเสียกระแสไหลวน
เซ็นเซอร์และการมีเพศสัมพันธ์แม่เหล็ก: อาศัยความแรงของสนามแม่เหล็กพื้นผิวสูงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางด้านในขนาดเล็กและวงแหวนแม่เหล็กที่บางกว่าอาจถูกเลือกให้มีสมาธิกับสนามแม่เหล็ก
การดูดซับแม่เหล็ก: ฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมด (แรงดูดซับ) และการไล่ระดับสีสนามแม่เหล็ก (ระยะการกระทำ) จะต้องมีความสมดุล ตัวอย่างเช่นการเพิ่มความหนาสามารถขยายระยะการดูดซับได้ แต่จำเป็นต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมด้วยวัสดุนำไฟฟ้าแม่เหล็ก

7. กรณีการตรวจสอบการทดลอง
เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกได้รับการแก้ไขการเปลี่ยนแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน: เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในเพิ่มขึ้นจาก 5 มม. ถึง 15 มม. (เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 30 มม.) ฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดจะลดลงประมาณ 40% แต่ความแรงของสนามแม่เหล็กในพื้นที่ส่วนกลางจะเพิ่มขึ้น 20% (แม่เหล็กตามแนวแกน)
ความหนาเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า: ความหนาเพิ่มขึ้นจาก 5 มม. ถึง 10 มม. (เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 20 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน 10 มม.) ความแรงของสนามแม่เหล็กพื้นผิวจะเพิ่มขึ้นจาก 4500 เกาส์เป็น 6000 เกาส์ แต่เมื่อเพิ่มขึ้นเป็น 15 มม.