Alegerea unui magnet de neodim

1. Începeți cu aplicația

Înainte de a vă uita la grade, notați ce trebuie să facă magnetul: să țină o piesă, să ridice o sarcină, să declanșeze un senzor, să antreneze un motor sau să cupleze doi arbori. Apoi notați patru lucruri: dimensiunea pentru care aveți loc, forța sau câmpul de care aveți nevoie, intervalul de temperatură în care va funcționa și mediul (aer interior uscat, umiditate, apă, ulei, substanțe chimice). Aceste patru răspunsuri decid aproape tot restul, iar ultimele două sunt cele pe care le uităm cel mai des.

2. Ce vă spune numărul gradului

Într-o denumire precum N42, numărul reprezintă aproximativ produsul energetic maxim în MGOe, deci N42 înseamnă circa 42 MGOe sau 334 kJ/m³. Un număr mai mare înseamnă un magnet mai puternic la aceeași dimensiune, dar nu și un magnet mai bun pentru orice aplicație. În tabelele producătorilor, gradele cu energie foarte mare sunt încadrate la temperaturi mai scăzute: de exemplu, un producător indică N35–N48 la 80 °C, dar N50 și N52 la 70 °C [1]. O altă sursă notează că, mai ales la magneții subțiri, N52 poate avea o temperatură maximă de lucru mai mică decât N42 [2].

3. Ce vă spun literele de după număr

Literele de după număr descriu coercitivitatea intrinsecă, adică cât de puternic rezistă materialul la demagnetizare. În ordine, acestea sunt: niciuna (standard), M, H, SH, UH, EH și AH. Temperaturile maxime de lucru de referință ale unui producător sunt [1]:

Din tabel reies două lucruri. În primul rând, o capacitate mai mare de temperatură vine cu o rezistență maximă mai mică: în gama acestui producător, gradele EH și AH sunt oferite doar cu produse energetice mai mici. În al doilea rând, aceste temperaturi sunt valori de referință, nu garanții pentru magnetul dvs.; producătorul însuși notează că temperatura maximă de lucru depinde de circuitul în care funcționează magnetul [1]. Următoarele două secțiuni explică motivul.

4. De ce forma modifică limita de temperatură

Punctul de lucru al unui magnet pe curba sa de demagnetizare depinde de forma lui și de ceea ce îl înconjoară. Acesta este descris de coeficientul de permeanță (Pc): magneții înalți și înguști, sau magneții aflați într-un circuit închis din oțel, au un Pc ridicat; magneții subțiri și late, în aer liber, au un Pc scăzut. Un Pc scăzut se află mai jos pe curbă și ajunge la punctul de genunchi al curbei, unde începe pierderea permanentă, la o temperatură mai scăzută [2].

K&J Magnetics oferă un exemplu clar: un disc N42 cu diametrul de 1/2 in și grosimea de 1/8 in (Pc 0,61) ajunge la punctul de genunchi al curbei la 80 °C, deci 80 °C este temperatura sa maximă de lucru, iar la 100 °C rezistența sa scade la aproximativ 60 % din valoarea inițială. Un cilindru N42 cu Pc de 3,46 nu a prezentat pierderi cu temperatura până la peste 140 °C [2]. Un alt autor notează că valoarea de 120 °C citată frecvent pentru N42H presupune un raport lungime/diametru de peste aproximativ 0,7; la un punct de lucru mai scăzut, limita utilizabilă poate fi în jur de 75 °C [3].

Concluzia este simplă: același grad poate fi sigur ca un cilindru înalt și nesigur ca un disc subțire, la aceeași temperatură. Dacă magnetul dvs. este subțire și se află în aer liber, treceți la cel puțin un sufix mai sus.

5. Temperatură continuă sau de vârf

Temperaturile maxime din fișele tehnice nu indică cât timp poate rămâne un magnet la acea temperatură. La NdFeB sinterizat, fluxul continuă să scadă lent și la o temperatură ridicată constantă, aproximativ cu logaritmul timpului. Într-un studiu doctoral, la un coeficient de permeanță de 1,1, pierderea extrapolată pe 30 de ani a rămas sub 1 % doar sub o temperatură critică ce creștea odată cu coercitivitatea, de aproximativ 80–220 °C pentru cele patru materiale testate. Peste aceasta, pierderile au crescut odată cu temperatura: un material la 100 °C a pierdut aproximativ 5 % după o oră și aproape 10 % în 30 de ani [4].

Așadar, un magnet care funcționează la o anumită temperatură 24 de ore pe zi are nevoie de o marjă mai mare decât unul care întâlnește acea temperatură doar pentru scurt timp. Selectorul nostru de temperatură solicită ambele valori: temperatura continuă maximă și vârful maxim de scurtă durată. El scade 20 K din maximul din fișa tehnică pentru funcționarea continuă și adaugă o marjă de planificare pentru formă și câmpuri opuse. Aceste două reguli sunt alegeri prudente de planificare proprii, nu standarde publicate, iar instrumentul o precizează.

6. Acoperirea și mediul

NdFeB sinterizat corodează ușor, de aceea este aproape întotdeauna acoperit. Nichel-cupru-nichel este finisajul cel mai frecvent; se folosesc și epoxid, zinc și alte acoperiri. Alegeți acoperirea în funcție de mediu, nu din obișnuință: un ansamblu uscat, de interior, și o piesă expusă la umiditate, condensare sau spălare sunt probleme diferite. O acoperire nu schimbă gradul magnetic, dar o acoperire ciobită pe un magnet fragil este locul de unde începe coroziunea, așa că întrebați cum sunt ambalați magneții și cum trebuie manipulați.

Verificați, de asemenea, limita de temperatură a tuturor elementelor atașate magnetului. Adezivii și carcasele din plastic cedează adesea înaintea magnetului.

7. Forța de aderență în practică

Forța de aderență din fișa tehnică se măsoară prin tragerea magnetului direct de pe o placă de oțel groasă, plană și curată, în condiții ideale. În ansamblul dvs. va fi mai mică, din cauza întrefierurilor, acoperirilor, vopselei, a oțelului aspru, subțire sau curbat, a calității oțelului și a temperaturii. Forța necesară pentru a deplasa magnetul lateral (forța de deplasare) este de obicei mult mai mică decât tracțiunea directă. Dimensionați cu un factor de siguranță și testați ansamblul real. Detalii găsiți în articolul din glosar despre forța de aderență.

8. Ce să ne trimiteți când solicitați o ofertă

Cu cât ne trimiteți mai multe dintre aceste informații, cu atât oferta va fi mai rapidă și mai exactă:

• Forma și dimensiunile, cu toleranțe (de exemplu diametru, grosime, lungime, lățime, diametru interior).
• Gradul și sufixul sau, dacă doriți să vă sugerăm unul, forța și temperatura.
• Direcția de magnetizare (pe grosime, pe diametru, radială, multipolară).
• Temperatura continuă maximă și vârful maxim de scurtă durată, precum și dacă există un câmp opus.
• Acoperirea și mediul la care va fi expusă piesa.
• Cantitatea per comandă și pe an, cerințele de ambalare și eventualele desene sau mostre.

9. Greșeli frecvente

• Alegerea celui mai mare număr N și ignorarea temperaturii.
• Folosirea temperaturii maxime din fișa tehnică drept temperatură de lucru continuă.
• Ignorarea formei: un disc subțire își pierde marja mult mai repede decât un cilindru înalt.
• Uitarea câmpului opus în motoare, generatoare și cuplaje magnetice.
• Așteptarea forței de aderență din fișa tehnică într-un ansamblu real, cu întrefier, vopsea sau oțel subțire.
• Omiterea unui test pe probă în condiții reale.

Referințe

1. [1]  Eclipse Magnetics Ltd. (n.d.). Sintered Neodymium Iron Boron (NdFeB) Magnets [Technical data sheet]. https://www.eclipsemagnetics.com/site/assets/files/2399/neodymium_grades_data.pdf
2. [2]  K&J Magnetics, Inc. (n.d.). Temperature and neodymium magnets. https://www.kjmagnetics.com/blog/temperature-and-neodymium-magnets
3. [3]  Liu, J. (2016). Some design considerations using permanent magnets. Magnetics Magazine. https://magneticsmag.com/some-design-considerations-using-permanent-magnets/
4. [4]  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
5. [5]  Coey, J. M. D. (2010). Magnetism and magnetic materials. Cambridge University Press.
6. [6]  Cullity, B. D., & Graham, C. D. (2009). Introduction to magnetic materials (2nd ed.). Wiley-IEEE Press.

Notă importantă: Acest ghid conține informații tehnice generale. Valorile sunt cifre tipice preluate din sursele citate și simplificate pentru lizibilitate; ele diferă între producători și nu reprezintă o specificație, o ofertă sau o garanție de performanță. Ele nu angajează Rami Technics. Confirmați fiecare decizie de proiectare în raport cu fișa tehnică și curbele de demagnetizare ale gradului și formei exacte și testați o probă în condiții reale de funcționare.