ما هي العلاقة العلمية بين حجم حلقة مغناطيس النيوديميوم وقوته المغناطيسية؟

1. التعريف الأساسي للقوة المغناطيسية
قوة المجال المغناطيسي السطحي (الوحدة: Gauss أو Tesla): تشير إلى حجم المجال المغناطيسي على سطح المغناطيس ، مما يؤثر بشكل مباشر على قوة الامتزاز أو القوة على الكائن الخارجي.
التدفق المغناطيسي (الوحدة: ويبر): تتعلق بحجم المغناطيس. كلما زاد حجم الحجم ، كلما زاد إجمالي التدفق المغناطيسي.
منتج الطاقة المغناطيسي (BHMAX): معلمة تقيس سعة تخزين الطاقة للمغناطيس ، والتي يتم تحديدها بواسطة Remanence (BR) والقوة القسرية (HC) للمادة نفسها.

المغناطيس حلقة النيوديميوم

2. تأثير معلمات الحجم على القوة المغناطيسية
القطر الخارجي (OD) والقطر الداخلي (ID):
الزيادة في القطر الخارجي: زيادة المساحة المستعرضة للمغناطيس (مساحة مستعرضة دائرية = π × (OD²-id²)/4) ، يزداد إجمالي التدفق المغناطيسي وفقًا لذلك ، ولكن قد تقل قوة المجال المغناطيسي السطحي قليلاً بسبب انتشار توزيع المجال المغناطيسي.
الزيادة في القطر الداخلي: تحت نفس القطر الخارجي ، فإن الزيادة في القطر الداخلي ستقلل من حجم المغناطيس ، مما يؤدي إلى انخفاض في التدفق المغناطيسي الكلي ، ولكن قد يكون المجال المغناطيسي في المنطقة المركزية أكثر تركيزًا (على سبيل المثال ، عندما يكون مغنطيسيًا محوريًا).
سمك (الارتفاع):
إن زيادة السماكة ستزيد مباشرة من حجم المغناطيس ، وبالتالي زيادة التدفق المغناطيسي الكلي. ومع ذلك ، فإن قوة المجال المغناطيسي السطحي لا تزيد بشكل خطي ، لأن توهين المجال المغناطيسي يتناسب عكسيا مع مربع المسافة ، وقد يتسبب السمك المفرط في توزيع المجال المغناطيسي بشكل أكبر.

3. اتجاه المغنطيسية وتوزيع المجال المغناطيسي
المغنطة المحورية (المجال المغناطيسي على طول اتجاه سمك الحلقة):
يتركز المجال المغناطيسي في كلا طرفي الحلقة (الأسطح العلوية والسفلية) ، والمجال المغناطيسي في منطقة الثقب المركزي ضعيف. إن زيادة سمك مسار المجال المغناطيسي قد يقلل قليلاً من قوة المجال المغناطيسي السطحي.
المغنطة الشعاعية (المجال المغناطيسي على طول محيط الحلقة):
يتركز المجال المغناطيسي على الأسطح الداخلية والخارجية للخاتم. في هذا الوقت ، سيؤثر فرق الحجم بين القطر الداخلي والقطر الخارجي على توحيد المجال المغناطيسي ، وقد يؤدي القطر الداخلي الأصغر إلى تركيز المجال المغناطيسي الداخلي الأقوى.

4.
المجال المغناطيسي العكسي الناتج عن شكل المغناطيس نفسه يضعف قوة المجال المغناطيسي الفعال.
يرتبط عامل إزالة المغناطيسية لمغناطيس الحلقة بنسبة العرض إلى الارتفاع (سمك/قطر). الحلقات المغناطيسية الأرق لها حقول إزالة المغناطيسية ، والتي قد تتسبب في أن تكون القوة المغناطيسية الفعلية أقل من القيمة النظرية ؛ الحلقات المغناطيسية السميكة لها تأثير إزالة المغناطيسية الأضعف ، والقوة المغناطيسية أقرب إلى الأداء النظري للمادة.

5. النموذج الرياضي والقانون التجريبي
صيغة التدفق المغناطيسي: التدفق المغناطيسي الكلي φ ≈ br × a (A هو المنطقة المستعرضة) ، مما يشير إلى أن القطر الخارجي والقطر الداخلي يحدد بشكل غير مباشر التدفق المغناطيسي عن طريق التأثير على المنطقة المستعرضة.
تقدير قوة المجال المغناطيسي السطحي: بالنسبة للمغناطيس الخاتم المغناطيسي المحوري ، تقترب قوة المجال المغناطيسي السطحي (ب) من إعادة التزويد (BR) مع زيادة السماكة ، ولكن تتأثر بحقل إزالة المغناطيسية ، عادة ما تكون القيمة الفعلية 50 ٪ ~ 80 ٪ من Br.
حد الحجم: عندما يكون حجم المغناطيس صغيرًا جدًا (مثل الحلقات الصغيرة) ، فإن تأثير حدود الحبوب للمادة ودقة المعالجة قد يتسبب في انخفاض كبير في الخواص المغناطيسية.

6. المقايضات في التطبيقات العملية
المحركات والمولدات: عادة ما تكون التدفق المغناطيسي العالي ، ويتم تحديد الحلقات المغناطيسية ذات الأقطار الخارجية والسماكة الكبرى ، ولكن يجب النظر في قيود المساحة وخسائر تيار الدوامة.
المستشعرات والاقتران المغناطيسي: يمكن اختيار الاعتماد على قوة المجال المغناطيسي العالي السطحي ، والأقطار الداخلية الأصغر والحلقات المغناطيسية الأرق لتركيز المجال المغناطيسي.
الامتزاز المغناطيسي: يجب موازنة التدفق المغناطيسي الكلي (قوة الامتزاز) وتدرج المجال المغناطيسي (مسافة الحركة). على سبيل المثال ، يمكن لزيادة السماكة تمديد مسافة الامتزاز ، ولكن يجب تحسينها مع المادة الموصلة المغناطيسية.

7. حالة التحقق التجريبية
يتم إصلاح القطر الخارجي ، ويتغير القطر الداخلي: يزداد القطر الداخلي من 5 مم إلى 15 مم (القطر الخارجي 30 مم) ، يتناقص إجمالي التدفق المغناطيسي بحوالي 40 ٪ ، ولكن قوة المجال المغناطيسي في المنطقة المركزية تزيد بنسبة 20 ٪ (المغنطة المحورية).
يتضاعف السماكة: يزداد سمك من 5 مم إلى 10 مم (القطر الخارجي 20 مم ، القطر الداخلي 10 مم) ، تزداد قوة المجال المغناطيسي السطحي من 4500 غاوس إلى 6000 غاوس ، ولكن عندما تستمر إلى ارتفاع 15 ملم ، فإنها تزيد فقط إلى 6300 غاوس ، وزيادة معدل انخفاض .