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Causas da desmagnetização de ímãs permanentes

2023-12-06 15:04:27

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Os ímãs permanentes são conhecidos por sua capacidade de reter seu magnetismo por longos períodos. Eles podem ser encontrados em várias formas, incluindo ímãs naturais como magnetita e ímãs artificiais como ligas de alnico. No entanto, é essencial estar atento aos factores que podem levar à perda parcial ou total do campo magnético de um íman permanente, pois isso pode ter implicações negativas para o seu destino. Formulário on line.

Compreender o processo de desmagnetização e seus mecanismos é crucial. Existem certas condições físicas que devem ser mantidas ou evitadas para manter a magnetização desejada em aplicações de ímã permanente. Ao familiarizar-se com estas condições, pode-se mitigar o risco de desmagnetização e garantir a longevidade do campo magnético do íman.

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O que significa desmagnetização?

Simplificando, a desmagnetização refere-se à redução ou remoção completa do magnetismo de um ímã. O princípio de funcionamento dos ímãs permanentes é baseado no arranjo de microáreas dentro do material da liga. Essas pequenas áreas são chamadas de domínios magnéticos. Cada domínio magnético atua como um ímã microscópico dentro de um todo maior. Parte do processo de desenvolvimento de ímãs permanentes envolve a colocação de um material magnético de alta resistência, normalmente alnico, ferro estrôncio (chamado cerâmica ou ferrita), neodímio, ferro, boro ou samário-cobalto, em um campo magnético forte. No processo de magnetização de um material, domínios magnéticos individuais, que geralmente apontam em várias direções, alinham-se na direção do campo magnético. Quando quase todos os domínios magnéticos estão alinhados com o campo magnético original, o material se torna um ímã permanente. Quando você desmagnetiza um ímã, seus domínios magnéticos não ficam mais perfeitamente alinhados. É o arranjo desses domínios magnéticos que proporciona o magnetismo do material. Quando o campo magnético (o arranjo dos domínios magnéticos) é interrompido, o ímã é desmagnetizado.

Como desmagnetizar um ímã permanente?

As pessoas às vezes ficam confusas com os termos ímãs “permanentes” versus “temporários”. Os ímãs temporários só atuam como ímãs quando fixados ou próximos a um objeto que emite um campo magnético. Eles perdem rapidamente o seu magnetismo quando a fonte do campo magnético é removida. Em contraste, os ímãs permanentes geralmente mantêm seu campo magnético contínuo de forma independente sob condições normais de operação. No entanto, os materiais magnéticos permanentes ainda podem desmagnetizar sob certas condições, incluindo exposição a altas temperaturas, colisões com outros objetos, perda de volume e exposição a campos magnéticos conflitantes.

1. Calor

A temperatura elevada é um fator predominante que pode levar à desmagnetização. Quando a temperatura aumenta, o movimento atômico se intensifica, eventualmente ultrapassando o alinhamento dos domínios magnéticos. A temperatura Curie representa o ponto crítico no qual uma liga magnética perde total e irreversivelmente suas características magnéticas permanentes. No entanto, mesmo quando a temperatura do íman se aproxima do seu ponto Curie, podem ocorrer vários graus de desmagnetização. A extensão da desmagnetização varia significativamente dependendo do material específico e do grau do ímã em questão e é normalmente representada pela curva de desmagnetização do ímã.

De modo geral, alguns materiais magnéticos permanentes são mais suscetíveis à desmagnetização com o aumento da temperatura do que outros. Os ímãs de neodímio são geralmente mais suscetíveis a temperaturas operacionais elevadas e normalmente resistem à desmagnetização até que as temperaturas operacionais atinjam aproximadamente 100°C. Estão disponíveis materiais magnéticos de neodímio que podem operar acima de 220°C, mas podem se tornar muito caros. Para ímãs de samário-cobalto, esse limite é de 350°C. Os ímãs de Alnico oferecem as melhores características de temperatura de qualquer material magnético de produção padrão existente, permitindo o uso em aplicações de serviço contínuo onde são esperadas temperaturas extremas de até 540°C.

Ao operar sob condições de alta temperatura, é crucial considerar a permeabilidade do material magnético em uso, levando em consideração fatores como tamanho, tipo de material e temperatura operacional. Esses fatores determinam coletivamente a eficácia do ímã para uma aplicação específica. No caso de ímãs de neodímio, o emprego de uma calculadora de permeabilidade pode ajudar a avaliar se um ímã de um tamanho específico irá desmagnetizar e potencialmente falhar nas temperaturas operacionais exigidas.

A exposição prolongada de um ímã permanente a temperaturas elevadas faz com que o alinhamento dos elétrons seja interrompido, resultando em desmagnetização parcial ou completa. A desmagnetização que ocorre pode ser de natureza reversível ou irreversível.

2. Colisão e perda de volume

Outro fator que pode desmagnetizar um ímã permanente é uma colisão – o impacto de outro objeto no ímã. Por exemplo, se um íman for repetidamente golpeado com um martelo, isso irá perturbar o movimento dos seus átomos, afectando o alinhamento dos pólos norte e sul do íman, eventualmente fazendo com que este se torne desmagnetizado.

As colisões também afetam a integridade física do ímã, e a perda de volume resultante também pode afetar adversamente a magnetização. É por isso que a perda de volume é considerada outro fator na desmagnetização dos ímãs permanentes. A corrosão ou oxidação causada por umidade excessiva também pode afetar as propriedades físicas e, portanto, as propriedades magnéticas do ímã.

3. Campos magnéticos conflitantes

Os ímãs permanentes podem ser desmagnetizados quando submetidos a campos magnéticos externos desfavoráveis. A presença de outro campo magnético próximo ao ímã atua como um agente desmagnetizante, fazendo com que o ímã perca suas propriedades magnéticas. Isto destaca a importância do armazenamento adequado de ímãs permanentes. Ao armazená-los corretamente, eles não só ficam protegidos de danos físicos, mas também blindados de campos magnéticos externos, garantindo a manutenção de suas propriedades magnéticas e consistência em seu campo magnético.

A passagem de corrente alternada nas proximidades também pode ter esse efeito nos ímãs, levando à desmagnetização.

4. Fatores químicos

Influenciada por fatores químicos, como ácidos, álcalis, oxigênio, gases corrosivos, etc., a estrutura química interna ou superficial do ímã permanente muda. Isso causa mudanças nas propriedades magnéticas. O ferro e o neodímio no NdFeB são então mais suscetíveis à oxidação. A proteção de ímãs permanentes geralmente inclui galvanoplastia, como zincagem e niquelagem.

Problemas e métodos de reversão de falhas

O material de ímã permanente é a principal matéria-prima do motor de ímã permanente. No processo de fabricação, teste e uso do motor, sempre haverá um problema de perda de magnetismo. A partir da análise real do caso de falha, pode ser atribuído aos seguintes aspectos:

Seleção inadequada do tipo de aço magnético

Se os cálculos do projeto do motor não forem precisos o suficiente e os graus inferiores forem selecionados incorretamente, pode haver tal situação: os indicadores de registro de teste do processo de teste inicial são muito bons. Mas à medida que o motor tende gradualmente à estabilização térmica, os indicadores relevantes do motor começaram a deteriorar-se. Posteriormente, os indicadores desviam-se cada vez mais das expectativas de design. A certa altura, a corrente aumenta dramaticamente e o inversor para rapidamente. Isto caracteriza que o motor foi desmagnetizado e os ímãs devem ser substituídos.

Desmagnetização por superaquecimento

Se excluirmos a influência do desempenho magnético do aço magnético e considerarmos apenas os fatores térmicos, pode-se determinar que existem dois casos de fenômeno de superaquecimento e desmagnetização: Em primeiro lugar, o circuito de ventilação circulatória do motor não é razoável, contrário à lei natural do calor e condução de frio e leva à concentração local de calor; Em segundo lugar, a carga térmica do enrolamento é muito alta, fazendo com que a temperatura exceda o nível de carga do sistema trocador de calor do motor.

Corrente de desmagnetização excessiva

Quando o motor está em funcionamento, a magnitude da corrente de carga excede a resistência de desmagnetização dos ímanes, o que levará à desmagnetização irreversível dos ímanes. Isto aumenta ainda mais a corrente de carga e agrava a desmagnetização irreversível dos ímanes. A falha irá acelerar a desmagnetização irreversível até que o íman seja perdido.

Calculadora da curva de desmagnetização

Uma curva de desmagnetização mostra as propriedades magnéticas de um ímã específico, traçadas em um eixo. Uma curva de desmagnetização dá, portanto, uma imagem mais completa das propriedades magnéticas do íman do que um único ponto. Por esta razão, as curvas de desmagnetização são comumente utilizadas no projeto de componentes magnéticos.

Mais especificamente, a curva mostra a relação entre a densidade do fluxo (B) e o campo magnetizante (H). A intersecção produzida pelas duas curvas é o coeficiente de permeabilidade magnética.

Uma calculadora de desmagnetização auxilia na seleção de um projeto apropriado, fornecendo uma visualização do processo de desmagnetização de um ímã específico em vários pontos predefinidos. Ao inserir parâmetros relevantes, como tipo de material, dimensões (por exemplo, diâmetro de 3 polegadas e espessura de 0.1 polegada para um ímã de disco N35), a calculadora pode gerar a curva de desmagnetização para o ímã escolhido. Esta informação é valiosa para determinar o projeto ideal para um conjunto magnético, permitindo uma tomada de decisão informada e garantindo o desempenho desejado do sistema magnético.

Resumo

A ocorrência de desmagnetização pode impactar significativamente a funcionalidade e eficácia de um ímã quando usado como componente em diversas aplicações. Portanto, é crucial reconhecer esse fenômeno e empregar estratégias de projeto apropriadas ao criar conjuntos magnéticos para evitar que ocorra a desmagnetização. Ao considerar e abordar potenciais riscos de desmagnetização durante a fase de projeto, a integridade e a confiabilidade do ímã podem ser preservadas, garantindo desempenho ideal na aplicação pretendida.

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