Стабілізація постійних магнітів магнітоелектричних машин. Захист від розмагнічування. Оптимальне використання магніту

Магніт вважається стабілізованим, якщо він не змінює своїх властивостей з часом і повертається до початкового магнітного стану після усунення зовнішньої причини, яка вивела його з цього стану.

Зміна магнітного потоку може відбуватися в результаті змін магнітних властивостей речовини, пов'язаних з фазовими перетвореннями і зменшенням внутрішніх напружень (структурний старіння), а також від зміни магнітного стану матеріалу під впливом зовнішніх умов (магнітна нестабільність).

Структурне старіння є незворотнім в тому сенсі, що магнітні властивості можуть бути відновлені тільки в результаті проведення повторної термічної обробки.

Властивості, що змінилися під дією магнітної нестабільності, можуть бути відновлені повторним намагнічуванням. При цьому магнітна нестабільність може мати як зворотний, так і незворотний характер. Якщо після повернення зовнішніх умов до вихідних магнітні властивості відновлюються, то мають місце зворотні зміни, а при наявності гістерезису - незворотні.

Ступінь структурного старіння для різних матеріалів дуже різна. Магніти з мартенситних сталей завжди необхідно піддавати штучному старінню, а для магнітів з залізо-нікель-алюмінієвих сплавів в більшості випадків цього не потрібно.

Метод штучного старіння мартенситних сталей полягає в тривалому витримуванні магніту при підвищеній температурі. Наприклад, магніт витримують у киплячій воді, тобто при 100 ° С, протягом 10-15 год., що за даними М. Кюрі рівносильно природного старіння протягом 10-15 років.

Структурну стабільність сплавів з дисперсійним твердінням можна підвищити частковим зняттям напружень за допомогою відпустки магнітів при підвищеній температурі з подальшим повільним охолодженням.

Зменшення магнітної нестабільності йде шляхом усунення необоротних змін і подальшої оцінки залишившихся оборотних змін. Основними методами магнітної стабілізації є часткове розмагнічування магніту і обробка його температурними циклами.

Ідея методу часткового розмагнічування полягає в тому, що намагнічений магніт піддають дії змінного магнітного поля з спадної до нуля амплітудою. В результаті такої обробки подальші зміни властивостей магніту у відомому діапазоні змін зовнішніх умов стають оборотними.

Для пояснення цього явища розглянемо, як під дією зовнішнього магнітного поля будуть змінюватися магнітні властивості системи, що характеризується робочою точкою А (рис. 55).

При дії поля АН зміна магнітного стану станеться по прямій повернення і буде відповідати точці С. Після усунення поля магніт буде характеризуватися точкою, практично близькою до А, тобто система буде магнітностабільною в тому сенсі, як умовилися вище. Розглянемо тепер дію поля АН. При наявності цього поля робочої буде точка Е. Після усунення поля магнітний стан, змінюючись по прямій повернення, визначиться точкою F, тобто магнітні властивості зміняться незворотнім. Якщо тепер на магніт діяти полем, що не перевищує за абсолютною величиною АН, то зміни магнітних властивостей стануть оборотними і магнітне стан буде характеризуватися точкою F.

Такого роду стабілізація викликає зменшення магнітної індукції в зазорі ОГ ВА до BF, тобто магніт частково розмагнічується. Кількісно ступінь стабілізації прийнято оцінювати зменшенням індукції у відсотках від початкового значення. Зазвичай розмагнічування виробляють на 10-20%.

Дослідження показали, що часткове розмагнічування зменшує незворотні зміни не тільки від впливу зовнішніх магнітних полів, а й від дії температури, ударів, трясіння, вібрацій, а також покращує структурну стабільність.

Обробка температурними циклами, що полягає в нагріванні до температури 80 - 100 ° С, витримці в протягом 2- 3 год. і наступному охолодженні, зазвичай застосовується в поєднанні з частковим розмагнічуванням (після розмагнічування). Особливо великі зміни спостерігаються при цьому після першого циклу, наступні позначаються значно менше.

В результаті застосування методів структурної та магнітної стабілізації вдається зменшити незворотні зміни магнітних властивостей до сотих часток відсотка.

Подальші зміни магнітних властивостей стабілізованого магніту в деякому діапазоні змін зовнішніх умов (температури, напруженості поля, механічних впливів) оборотні. Ці зміни можна оцінити відповідними коефіцієнтами, наприклад температурним коефіцієнтом магнітної індукції АВ.

Рис. 10. Схематичне зображення дії зовнішнього магнітного поля на постійний магніт

АВ - зміна індукції, викликана зміною температури на At, ° С.

Відповідним чином для оцінки впливу зовнішнього поля можна ввести поняття магнітоіндукційного коефіцієнта.

Температурний коефіцієнт магнітної індукції залежить, крім хімічного складу і структури матеріалу, від відносних розмірів магніту (коефіцієнта розмагнічування), ступеня попереднього розмагнічування, а також (у загальному випадку) від to і At. Це ілюструється рис. 11, на якому зображена залежність розмагнічуючої ділянки гістерезисної петлі від температури для сплаву алкомакс III (залізонікель - алюмінієвий сплав з кобальтом, міддю і ніобієм). З малюнка видно, що залежно від величини коефіцієнта розмагнічування АВ може бути позитивним, негативним і рівним нулю.

Наведені дані свідчать про те, що для оцінки оборотних температурних змін треба знати не тільки марку сплаву, але і коефіцієнт розмагнічування і ступінь попереднього розмагнічування.

Практично найчастіше найбільший інтерес представляють температурні залежності не постійного магніту, а магнітної системи, тобто магніту з арматурою із магнітномягкого матеріалу. Такі дані можуть бути отримані тільки на підставі експериментальних досліджень магнітної системи.

Рис. 11. Залежність размагнічуючої кривої від температури для сплаву алкомакс III (по данним Клегга)

Стабільність властивостей магнітнотвердих матеріалів через труднощі визначення і невизначеності температурного коефіцієнта не нормуються. Виняток становлять барієві магніти, для яких, як показали дослідження, АВ не залежить від N. Для них АВ - негативний, приблизно дорівнює 0,2% / ГС в інтервалі від - 65 до + 200 ° С. Для металевих магнітнотвердих матеріалів в області точки (BH) mSLX орієнтовно можна вважати, що АВ змінюється в межах від -0,01% / 1 ° С до -0,05% / 1 ° С, тобто має значення приблизно в десять разів менші, ніж у оксидних магнітів.

Дата добавления: 2015-07-13