Wielkości podano zgodnie z powszechnym użyciem w literaturze [11], [12] oraz ze specyfikacją IEC dla materiałów magnetycznie twardych [13]. Liczby oznaczone nawiasem pochodzą ze źródeł wymienionych na końcu strony.
Magnes AlNiCo
Magnes trwały wykonany z aluminium, niklu i kobaltu (z dodatkiem żelaza i innych pierwiastków), wytwarzany metodą odlewania lub spiekania. Jego główną zaletą jest stabilność temperaturowa: producenci podają maksymalne temperatury pracy od 450 do 550 °C, zależnie od gatunku [4]. Koercja jest niska, dlatego magnes łatwo ulega rozmagnesowaniu pod wpływem przeciwnych pól i zwykle ma kształt wydłużony w kierunku magnesowania.
Zobacz także: Koercja wewnętrzna (Hcj) Maksymalna temperatura pracy Współczynnik permeancji (Pc)
Magnes anizotropowy
Magnes, którego kryształy zostały uporządkowane w polu magnetycznym podczas prasowania, dzięki czemu ma uprzywilejowany kierunek magnesowania, ustalony na etapie produkcji. Daje wyższy iloczyn energii niż magnes izotropowy z tego samego materiału, ale można go namagnesować tylko wzdłuż tego kierunku. Spiekane magnesy NdFeB i SmCo są anizotropowe; magnesy ferrytowe i wiązane wytwarza się w obu odmianach [11], [12].
Zobacz także: Kierunek magnesowania Magnes wiązany Magnes spiekany
Magnes wiązany
Magnes wykonany z proszku magnetycznego zmieszanego ze spoiwem, takim jak guma, tworzywo sztuczne lub żywica. Można go formować lub wytłaczać w złożone kształty, cienkie przekroje i formy elastyczne z dobrymi tolerancjami, kosztem niższych parametrów magnetycznych niż w pełni gęsty magnes spiekany z tego samego materiału.
Zobacz także: Magnes elastyczny Magnes spiekany Magnes anizotropowy
Powłoka
Cienka warstwa ochronna na powierzchni magnesu. Spiekany NdFeB łatwo koroduje i prawie zawsze jest powlekany, najczęściej układem nikiel-miedź-nikiel; stosuje się także powłoki epoksydowe, cynkowe i inne. Powłoka wpływa na odporność korozyjną, wygląd oraz, w niewielkim stopniu, na wymiary i masę. Nie zmienia gatunku magnetycznego.
Zobacz także: Magnes neodymowy (NdFeB) Siła odrywania (siła trzymania)
Koercja (Hcb)
Pole magnetyczne o przeciwnym zwrocie, potrzebne do sprowadzenia indukcji magnetycznej B w magnesie do zera, czyli punkt, w którym krzywa odmagnesowania przecina oś H. Nazywa się ją także koercją normalną i zawsze jest mniejsza lub równa koercji wewnętrznej Hcj.
Zobacz także: Koercja wewnętrzna (Hcj) Krzywa odmagnesowania
Temperatura Curie (Tc)
Temperatura, powyżej której materiał ferromagnetyczny traci trwałe namagnesowanie. Dla spiekanego NdFeB wynosi ona około 310–340 °C [1]; dla SmCo jest znacznie wyższa, około 700–850 °C, zależnie od typu [3]. Magnes trzeba stosować daleko poniżej temperatury Curie: użyteczną temperaturę ogranicza znacznie wcześniej rozmagnesowanie.
Zobacz także: Maksymalna temperatura pracy Kolano krzywej odmagnesowania
Krzywa odmagnesowania
Część pętli histerezy B–H leżąca w drugiej ćwiartce, biegnąca od remanencji Br na osi B do koercji na osi H. Pokazuje, jak maleje indukcja magnetyczna po przyłożeniu pola o przeciwnym zwrocie, i jest najważniejszym wykresem w projektowaniu z magnesami. Producenci publikują ją dla kilku temperatur; w projekcie końcowym należy zawsze korzystać z krzywej dla konkretnego gatunku.
Zobacz także: Kolano krzywej odmagnesowania Punkt pracy i prosta obciążenia Remanencja (Br)
Kierunek magnesowania
Kierunek, w którym magnes jest namagnesowany, na przykład przez grubość, wzdłuż średnicy, przez długość, promieniowo albo z kilkoma biegunami na jednej powierzchni. W magnesach anizotropowych jest on określony przez orientację podczas prasowania i nie można go później dowolnie wybrać, dlatego trzeba go podać w zamówieniu.
Zobacz także: Magnes anizotropowy Układ Halbacha
Magnes ferrytowy (ceramiczny)
Ceramiczny magnes trwały, zwykle na bazie ferrytu strontu (SrFe₁₂O₁₉). Jest tani, odporny na korozję i jest izolatorem elektrycznym, a jego iloczyn energii jest niższy niż w magnesach ziem rzadkich. W przeciwieństwie do innych magnesów jego koercja maleje wraz ze spadkiem temperatury, więc szczególnym zagrożeniem są dla niego niskie, a nie wysokie temperatury [5], [7].
Zobacz także: Koercja wewnętrzna (Hcj) Odwracalny współczynnik temperaturowy (α, β) Magnes elastyczny
Natężenie pola (H): A/m i ersted
Pole magnesujące, wytwarzane przez prądy elektryczne lub inne magnesy. Jednostką SI jest amper na metr (A/m), a jednostką CGS ersted (Oe), przy czym 1 Oe = 1000/4π A/m ≈ 79,577 A/m. Wartości koercji podaje się w tych jednostkach, jako kA/m lub kOe.
Zobacz także: Indukcja magnetyczna (B): tesla i gaus Koercja (Hcb) Koercja wewnętrzna (Hcj)
Magnes elastyczny
Magnes ferrytowy wiązany w gumie lub tworzywie sztucznym, dostarczany w postaci pasków, taśm, arkuszy lub rolek, gładki albo z warstwą samoprzylepną lub laminowaną PVC. Łatwo go ciąć i zginać, a jego parametry magnetyczne są niskie. Granicę temperaturową wyznacza spoiwo i klej, a nie proszek magnetyczny; dane producentów dla taśm i pasków wskazują około 70 °C jako testowaną granicę [6].
Zobacz także: Magnes wiązany Magnes ferrytowy (ceramiczny) Maksymalna temperatura pracy
Indukcja magnetyczna (B): tesla i gaus
Wielkość pola magnetycznego wyrażona jako strumień na jednostkę powierzchni, czyli indukcja magnetyczna. Jednostką SI jest tesla (T), a jednostką CGS gaus (G), przy czym 1 T = 10 000 G. Pole powierzchniowe zmierzone gausometrem nie jest tym samym co remanencja Br: zależy od kształtu magnesu i od odległości sondy.
Zobacz także: Strumień magnetyczny (Φ) Natężenie pola (H): A/m i ersted Remanencja (Br)
Gatunek (N35, N42, …)
Oznaczenie gatunku magnesu, na przykład N42 lub N42SH. W przypadku neodymu liczba odpowiada w przybliżeniu maksymalnemu iloczynowi energii w MGOe, a litery, jeśli występują, określają klasę koercji i temperatury. Oznaczenia gatunków są powszechnie stosowane u różnych producentów, jednak dokładne parametry różnią się między dostawcami, dlatego zawsze należy sprawdzić kartę katalogową konkretnego dostawcy.
Zobacz także: Przyrostek gatunku (M, H, SH, UH, EH, AH) Maksymalny iloczyn energii (BH)max
Przyrostek gatunku (M, H, SH, UH, EH, AH)
Litery po numerze gatunku neodymowego. W kolejności rosnącej koercji wewnętrznej są to: brak (standardowy N), M, H, SH, UH, EH i AH. Typowe maksymalne temperatury pracy wynoszą odpowiednio około 80, 100, 120, 150, 180, 200 i 220 °C [1]. Są to wartości orientacyjne dla magnesu w korzystnym punkcie pracy, a gatunki o bardzo wysokiej energii w obrębie danego przyrostka mają dopuszczalną temperaturę niższą o około 10 K. W przypadku pracy ciągłej proszę skorzystać z narzędzia Dobór wg temperatury.
Zobacz także: Gatunek (N35, N42, …) Koercja wewnętrzna (Hcj) Maksymalna temperatura pracy
Układ Halbacha
Układ magnesów, w którym kierunki magnesowania obracają się skokowo, dzięki czemu pole skupia się po jednej stronie układu, a po drugiej jest, w idealnym przypadku, wygaszone. Stosuje się go w niektórych silnikach, sprzęgłach magnetycznych, torach liniowych i magnesach laboratoryjnych.
Zobacz także: Kierunek magnesowania Obwód magnetyczny
Ciężkie pierwiastki ziem rzadkich (Dy, Tb)
Dysproz i terb dodaje się do NdFeB w celu zwiększenia koercji wewnętrznej, co umożliwia wytwarzanie gatunków o wysokich przyrostkach temperaturowych. Są stosunkowo rzadkie i drogie, dlatego gatunki o wyższej koercji zwykle kosztują więcej niż gatunki standardowe.
Zobacz także: Koercja wewnętrzna (Hcj) Przyrostek gatunku (M, H, SH, UH, EH, AH)
Koercja wewnętrzna (Hcj)
Pole o przeciwnym zwrocie, potrzebne do sprowadzenia do zera namagnesowania samego materiału. Jest to rzeczywista miara odporności materiału na rozmagnesowanie i główna właściwość wyznaczająca temperaturową przydatność gatunku: wyższe Hcj pozwala na wyższe temperatury pracy. Litery przyrostków gatunków neodymowych oznaczają klasy o rosnącym Hcj.
Zobacz także: Koercja (Hcb) Przyrostek gatunku (M, H, SH, UH, EH, AH) Ciężkie pierwiastki ziem rzadkich (Dy, Tb)
Strata nieodwracalna
Trwała utrata namagnesowania, która nie powraca po ostygnięciu magnesu ani po usunięciu pola o przeciwnym zwrocie. Występuje, gdy punkt pracy spadnie poniżej kolana, na przykład pod wpływem temperatury lub przeciwnego pola. Straty tego rodzaju można często odzyskać przez ponowne namagnesowanie; strat spowodowanych zmianą metalurgiczną lub korozją odzyskać nie można.
Zobacz także: Kolano krzywej odmagnesowania Odwracalny współczynnik temperaturowy (α, β) Strata czasowa (długoterminowa)
Zwora
Element z miękkiego żelaza lub stali, umieszczany na biegunach magnesu w celu zamknięcia jego obwodu magnetycznego. Podnosi współczynnik permeancji, pomaga chronić magnes przed stratami podczas składowania i transportu oraz zmniejsza pole rozproszone.
Zobacz także: Obwód magnetyczny Współczynnik permeancji (Pc)
Kolano krzywej odmagnesowania
Punkt, w którym krzywa odmagnesowania przechodzi od niemal prostej linii w stromy spadek. Dopóki punkt pracy pozostaje powyżej kolana, zmiany są odwracalne; jeśli spadnie poniżej kolana, część namagnesowania zostaje utracona trwale. Wraz ze wzrostem temperatury kolano przesuwa się w górę krzywej, dlatego zagrożone są gorące, cienkie magnesy.
Zobacz także: Krzywa odmagnesowania Punkt pracy i prosta obciążenia Strata nieodwracalna
Obwód magnetyczny
Droga, którą strumień magnetyczny przebywa przez magnes, szczeliny powietrzne i ewentualne elementy stalowe. Zamknięty obwód stalowy z małymi szczelinami zapewnia magnesowi wysoki współczynnik permeancji i zwiększa jego odporność na rozmagnesowanie; magnes w otwartym powietrzu ma ten współczynnik niski.
Zobacz także: Współczynnik permeancji (Pc) Zwora Punkt pracy i prosta obciążenia
Strumień magnetyczny (Φ)
Całkowity strumień pola magnetycznego przechodzący przez daną powierzchnię. Dla pola jednorodnego prostopadłego do powierzchni Φ = B × A. Jednostką jest weber (Wb) w układzie SI i maksfel (Mx) w CGS, przy czym 1 Wb = 10⁸ Mx. Cewka lub czujnik reaguje na strumień, a nie wyłącznie na indukcję magnetyczną.
Zobacz także: Indukcja magnetyczna (B): tesla i gaus Remanencja (Br)
Maksymalny iloczyn energii (BH)max
Największy iloczyn B i H na krzywej odmagnesowania. Jest to zwykle stosowana pojedyncza liczba do porównywania siły materiałów magnetycznych, podawana w MGOe lub kJ/m³ (1 MGOe ≈ 7,9577 kJ/m³). Dla idealnej, prostoliniowej krzywej odmagnesowania równa się Br²/(4μ₀). Liczba w nazwie gatunku neodymowego odpowiada w przybliżeniu tej wartości w MGOe: N42 to około 42 MGOe, czyli około 334 kJ/m³. Wysoki iloczyn energii niewiele mówi o odporności temperaturowej, którą wyznacza głównie koercja.
Zobacz także: Remanencja (Br) Koercja wewnętrzna (Hcj) Gatunek (N35, N42, …)
Maksymalna temperatura pracy
Orientacyjna wartość podawana przez producenta jako najwyższa temperatura, w której można stosować dany gatunek. Nie jest to dokładna granica: zależy od kształtu magnesu i jego obwodu, a ponadto nie określa, jak długo magnes może przebywać w tej temperaturze [9], [10]. Przy pracy ciągłej, całodobowej, konieczny jest zapas poniżej tej wartości ze względu na straty zależne od czasu [8]. Nasze narzędzie Dobór wg temperatury stosuje to podejście.
Zobacz także: Przyrostek gatunku (M, H, SH, UH, EH, AH) Strata czasowa (długoterminowa) Współczynnik permeancji (Pc)
Magnes neodymowy (NdFeB)
Magnes oparty na związku Nd₂Fe₁₄B. Ma najwyższy iloczyn energii spośród komercyjnych magnesów trwałych. Jest wrażliwy na wysoką temperaturę (patrz przyrostki gatunków) i na korozję, dlatego zwykle jest powlekany. Jego temperatura Curie wynosi około 310–340 °C [1].
Zobacz także: Przyrostek gatunku (M, H, SH, UH, EH, AH) Powłoka Temperatura Curie (Tc)
Punkt pracy i prosta obciążenia
Prosta obciążenia to prosta wychodząca z początku układu współrzędnych, której nachylenie wyznacza współczynnik permeancji. Miejsce jej przecięcia z krzywą odmagnesowania jest punktem pracy (Bd, Hd) magnesu w jego obwodzie. Gdy zmienia się temperatura lub przeciwne pole, punkt pracy się przesuwa; jeśli przejdzie poniżej kolana, strata jest nieodwracalna.
Zobacz także: Współczynnik permeancji (Pc) Kolano krzywej odmagnesowania Krzywa odmagnesowania
Współczynnik permeancji (Pc)
Liczba opisująca, jak geometria magnesu i jego obwodu go obciąża: Pc = −Bd/(μ₀·Hd). Wysoki, wąski magnes lub magnes w zamkniętym obwodzie stalowym ma wysokie Pc; cienki, szeroki magnes w otwartym powietrzu ma niskie Pc. Niskie Pc umieszcza punkt pracy niżej na krzywej odmagnesowania, więc magnes łatwiej ulega rozmagnesowaniu pod wpływem temperatury [9].
Zobacz także: Punkt pracy i prosta obciążenia Obwód magnetyczny Kolano krzywej odmagnesowania
Siła odrywania (siła trzymania)
Siła potrzebna do oderwania magnesu prostopadle od grubej, płaskiej, czystej płyty stalowej, zwykle podawana w kgf, lbf lub N i mierzona w warunkach idealnych. W praktyce jest niższa ze względu na szczeliny powietrzne, powłoki, chropowate, cienkie lub zakrzywione powierzchnie, gatunek stali i temperaturę. Siła potrzebna do przesunięcia magnesu w bok (ścinanie) jest zwykle znacznie mniejsza niż siła odrywania.
Zobacz także: Powłoka Indukcja magnetyczna (B): tesla i gaus
Remanencja (Br)
Indukcja magnetyczna, która pozostaje w magnesie po usunięciu pola magnesującego, mierzona w obwodzie zamkniętym. Jest to najwyższa wartość na krzywej odmagnesowania, podawana w teslach lub kilogausach. Określa potencjał magnesu, ale pole faktycznie występujące w powietrzu zależy od kształtu i odległości.
Zobacz także: Indukcja magnetyczna (B): tesla i gaus Maksymalny iloczyn energii (BH)max Krzywa odmagnesowania
Odwracalny współczynnik temperaturowy (α, β)
Procentowa zmiana na kelwin remanencji, α(Br), i koercji wewnętrznej, β(Hcj), która ustępuje po powrocie magnesu do temperatury początkowej. Typowe wartości: spiekany NdFeB α ≈ −0,11 %/K i β ≈ −0,60 %/K [1], [2]; SmCo₅ α ≈ −0,05 %/K i Sm₂Co₁₇ α ≈ −0,035 %/K [3]; ferryt α ≈ −0,18 %/K, przy czym jego koercja rośnie wraz z temperaturą [5]. Wartości są przybliżeniem liniowym i obowiązują tylko wtedy, gdy punkt pracy pozostaje powyżej kolana.
Zobacz także: Strata nieodwracalna Kolano krzywej odmagnesowania Maksymalna temperatura pracy
Magnes samarowo-kobaltowy (SmCo)
Magnes ziem rzadkich w dwóch rodzinach: SmCo₅ (1:5) i Sm₂Co₁₇ (2:17). Cechuje go wysoka stabilność temperaturowa i dobra odporność na korozję; jest bardziej kruchy i zwykle droższy niż magnes neodymowy. Producenci podają maksymalne temperatury pracy około 250 °C dla SmCo₅ i 300 °C dla Sm₂Co₁₇, a dostępny jest także typ 350 °C [3].
Zobacz także: Maksymalna temperatura pracy Temperatura Curie (Tc) Magnes neodymowy (NdFeB)
Magnes spiekany
Magnes wytwarzany przez sprasowanie proszku magnetycznego, w razie anizotropii zorientowanego w polu, i spiekanie go w wysokiej temperaturze do postaci gęstej bryły, którą następnie szlifuje się lub tnie na wymiar. Spiekane NdFeB, SmCo i ferryt zapewniają najwyższe parametry magnetyczne spośród odmian danego materiału. Są twarde i kruche, a podczas obsługi istnieje ryzyko wykruszeń.
Zobacz także: Magnes wiązany Magnes anizotropowy
Reorientacja spinowa
Zmiana anizotropii krystalicznej Nd₂Fe₁₄B w temperaturze około −138 °C (135 K). Poniżej niej strumień spiekanego magnesu NdFeB może spaść nawet o około 14 %, a strata ustępuje po ponownym ogrzaniu magnesu [7]. Ma to znaczenie głównie w zastosowaniach kriogenicznych.
Zobacz także: Magnes neodymowy (NdFeB) Odwracalny współczynnik temperaturowy (α, β)
Strata czasowa (długoterminowa)
Powolny spadek strumienia w spiekanym NdFeB, który trwa przy stałej podwyższonej temperaturze, w przybliżeniu proporcjonalnie do logarytmu czasu. W pracy doktorskiej ekstrapolowana strata 30-letnia pozostawała poniżej 1 % tylko poniżej temperatury krytycznej, rosnącej wraz z koercją (od około 80 do 220 °C dla czterech materiałów przy współczynniku permeancji 1,1). Powyżej niej straty rosły wraz z temperaturą [8].
Zobacz także: Maksymalna temperatura pracy Strata nieodwracalna
Żadne pojęcie nie pasuje do wyszukiwania.
