Výběr magnetu podle teploty

Jak výběr rozhoduje

Pro každý materiál nástroj porovná vaši nejvyšší trvalou teplotu s trvalým limitem a, pokud ji zadáte, vaši krátkodobou špičku s maximem z technického listu. Materiál je označen jako Vhodné, pokud je rezerva v obou kontrolách alespoň rovna plánovací rezervě, jako Ověřit, pokud leží nad vaší teplotou, ale s menší než doporučenou rezervou, a jako Nevhodné, pokud je limit pod vaší teplotou. Stejný test se použije na studeném konci podle chování každého materiálu při nízké teplotě.

Plánovací rezerva je naše vlastní inženýrské pravidlo, nikoli norma: 10 K pro příznivý magnet (tlustý nebo v uzavřeném ocelovém obvodu), 20 K pro typický volný magnet, 40 K pro tenký plochý magnet na volném vzduchu a dalších 20 K při přítomnosti protisměrného pole. Magnet s nízkým koeficientem permeance pracuje níže na své demagnetizační křivce, a proto při stejné teplotě ztrácí více. Výrobci také uvádějí, že maximální pracovní teplota závisí na obvodu, v němž magnet pracuje [1].

Maximum z technického listu a trvalý provoz

Výrobci uvádějí pro každou příponu třídy jedinou maximální pracovní teplotu. Je to obecné vodítko, nikoli přesný limit: závisí na tvaru magnetu a jeho magnetickém obvodu a samotný údaj neříká, jak dlouho může magnet na dané teplotě setrvat [9], [10]. Například magnet N42H se běžně uvádí pro 120 °C, to ale předpokládá poměr délky k průměru nad zhruba 0,7; při nižším pracovním bodě může použitelný limit klesnout asi na 75 °C [10].

Slinutý NdFeB vykazuje také časově závislé ztráty: při konstantní zvýšené teplotě tok dále pomalu klesá, zhruba s logaritmem času. V disertační studii čtyř slinutých materiálů NdFeB při koeficientu permeance 1,1 zůstala extrapolovaná 30letá ztráta pod 1 % jen pod kritickou teplotou asi 80, 130, 160 a 220 °C u materiálů s rostoucí koercitivitou (1 240, 1 540, 1 900 a více než 3 000 kA/m). Nad ní ztráty s teplotou rostly: jeden materiál při 100 °C ztratil po jedné hodině asi 5 % a za 30 let téměř 10 % [8]. Přiřazení těchto koercitivit k typickým hodnotám přípon interpolací (naše vlastní, pouze orientační) dává kritické teploty zhruba o 10 až 40 K pod hodnocením přípony.

Z tohoto důvodu se výběr ptá na dvě teploty. Nejvyšší krátkodobá špička se porovnává s maximem z technického listu. Nejvyšší trvalá teplota (24/7) se porovnává s maximem z technického listu sníženým o 20 K a navíc se připočítá stejná plánovací rezerva. Snížení o 20 K je naše konzervativní plánovací pravidlo, nikoli publikovaná norma. Pro jednoduchost se používá u všech materiálů, i když dlouhodobé údaje pro jiné materiály než NdFeB jsou méně zdokumentovány. Pro trvalý provoz blízko limitu zvolte příponu s vyšší koercitivitou a požádejte výrobce o demagnetizační křivky a dlouhodobé údaje při vaší teplotě. Příklad: u typického volného magnetu při trvalých 120 °C by maximum z technického listu mělo být alespoň 160 °C (120 + 20 + 20), takže SH (150) vyjde jako Ověřit a UH (180) jako Vhodné.

Použitá data

α(Br) je vratný teplotní koeficient remanence. Hodnoty jsou typické a liší se mezi třídami a dodavateli. Hodnocení jsou údaje výrobců pro orientaci a mohou se u dodavatelů lišit: například jeden dodavatel feritů uvádí 225 °C pro všechny své třídy [5] a nejvyšší příponu NdFeB (AH) nabízejí jen někteří výrobci.

Proč záleží i na studeném konci

Slinutý NdFeB prochází spinovou reorientací při asi −138 °C (135 K); pod ní může tok klesnout až o asi 14 %, při ohřevu vratně [7]. Ferit se chová opačně než ostatní magnety: jeho koercitivita s klesající teplotou klesá, takže při asi −60 °C ztratí zhruba třetinu hodnoty při pokojové teplotě a je uváděna mírná nevratná ztráta toku [7]. Flexibilní pásky a pásy se testují až do −40 °C [6].

Výchozí body pro trvalý provoz s typickým volným magnetem a plánovací rezervou 20 K: 60 °C ukazuje na M, 85 °C na SH, 120 °C na UH a 150 °C na EH; kolem 250 °C trvale ukazuje na Sm₂Co₁₇ a díly u pece při 400 °C na AlNiCo. Jsou to výchozí body, nikoli náhrada technického listu.

Literatura

1. [1]  Eclipse Magnetics Ltd. (n.d.). Sintered Neodymium Iron Boron (NdFeB) Magnets [Technical data sheet]. Sheffield, England. https://www.eclipsemagnetics.com/site/assets/files/2399/neodymium_grades_data.pdf
2. [2]  Arnold Magnetic Technologies. (2015). Temperature effects on magnetic output (TECHNotes TN 0303, rev. 2015a). https://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2017/10/TN_0303_rev_150715.pdf
3. [3]  Eclipse Magnetics Ltd. (n.d.). Technical data sheet: Samarium cobalt magnets, SmCo magnets. https://www.eclipsemagnetics.com/site/assets/files/19544/eclipsemagnetics_smco_datasheet.pdf
4. [4]  Eclipse Magnetics Ltd. (n.d.). Alnico magnets: Data sheet. https://www.eclipsemagnetics.com/site/assets/files/22210/eclipsemagnetics_alnico_data_sheet.pdf
5. [5]  Goudsmit Magnetics. (2025). Goudsmit ferrite grade system [Grades available at Goudsmit, 22 August 2025]. https://www.goudsmitmagnetics.com/uploads/pdf/ferrite_grades_available_at_goudsmit_20250822_4120.pdf
6. [6]  Arnold Magnetic Technologies. (2025). Plastiform datasheet (US). https://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2025/05/Plastiform-Datasheet-US-2025.pdf
7. [7]  Trout, S. R., & Constantinides, S. (2015). Using permanent magnets at low temperature (TECHNotes TN 0302, rev. 2015a; original work 2003). Arnold Magnetic Technologies. https://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2017/10/TN_0302_rev_150715.pdf
8. [8]  Haavisto, M. (2013). Studies on the time-dependent demagnetization of sintered NdFeB permanent magnets (Publication 1180) [Doctoral dissertation]. Tampere University of Technology. https://neorem.fi/wp-content/uploads/2023/01/Studies-on-the-Time-Dependent-Demagnetization-of-Sintered-NdFeB-Permanent-Magnets.pdf
9. [9]  K&J Magnetics, Inc. (n.d.). Temperature and neodymium magnets. https://www.kjmagnetics.com/blog/temperature-and-neodymium-magnets
10. [10]  Liu, J. (2016). Some design considerations using permanent magnets. Magnetics Magazine. https://magneticsmag.com/some-design-considerations-using-permanent-magnets/