Какова научная связь между размером кольца неодимий -магнита и его магнитной силой?

1. Основное определение магнитной силы
Поверхностное магнитное поле (Блок: Гаусс или Тесла): указывает размер магнитного поля на поверхности магнита, что непосредственно влияет на силу адсорбции или силу на внешнем объекте.
Магнитный поток (блок: Вебер): связан с объемом магнита. Чем больше объем, тем выше общий магнитный поток.
Продукт магнитной энергии (BHMAX): параметр, который измеряет емкость для хранения энергии магнита, который определяется остаткой (BR) и принудительной силой (HC) самого материала.

Недимийский кольцевой магнит

2. Влияние параметров размера на магнитную силу
Внешний диаметр (OD) и внутренний диаметр (ID):
Увеличение наружного диаметра: увеличить площадь поперечного сечения магнита (площадь круглого сечения = π × (OD²-ID²)/4), общий магнитный поток соответственно увеличивается, но поверхностное магнитное поле может быть слегка уменьшено из-за диффузии распределения магнитного поля.
Увеличение внутреннего диаметра: при том же наружном диаметре увеличение внутреннего диаметра уменьшит объем магнита, что приведет к уменьшению общего магнитного потока, но магнитное поле в центральной области может быть более концентрированным (например, при осевой намагничивании).
Толщина (высота):
Увеличение толщины напрямую увеличит объем магнита, тем самым увеличивая общий магнитный поток. Тем не менее, сила поверхностного магнитного поля не увеличивается линейно, потому что ослабление магнитного поля обратно пропорционально квадрату расстояния, а чрезмерная толщина может привести к более рассеиваемому распределению магнитного поля.

3. Направление намагничивания и распределение магнитного поля
Осевое намагничение (магнитное поле вдоль направления толщины кольца):
Магнитное поле сосредоточено на обоих концах кольца (верхние и нижние поверхности), а магнитное поле в центральной области отверстия слаба. Увеличение толщины расширит путь магнитного поля и может слегка уменьшить силу поверхностного магнитного поля.
Радиальное намагничение (магнитное поле вдоль окружности кольца):
Магнитное поле сосредоточено на поверхностях внутреннего и наружного диаметра кольца. В это время разность размеров между внутренним диаметром и внешним диаметром будет влиять на однородность магнитного поля, а меньший внутренний диаметр может привести к более сильной концентрации внутреннего магнитного поля.

4. Размагнирующий полевой эффект (поля размагничивания)
Обратное магнитное поле, генерируемое формой самого магнита, ослабляет эффективную силу магнитного поля.
Коэффициент размагничивания кольцевого магнита связан с его соотношением сторон (толщина/диаметр). Более тонкие магнитные кольца имеют более сильные поля размагничения, что может привести к тому, что фактическая магнитная сила будет ниже теоретического значения; Более толстые магнитные кольца обладают более слабым эффектом размагничивания, а магнитная сила ближе к теоретическим характеристикам материала.

5. Математическая модель и эмпирический закон
Формула магнитного потока: общий магнитный поток φ ≈ Br × A (A-область поперечного сечения), что указывает на то, что внешний диаметр и внутренний диаметр косвенно определяют магнитный поток, влияя на площадь поперечного сечения.
Поверхностное магнитное поле.
Предел размера: когда размер магнита слишком мал (например, микро -кольца), граничный эффект зерна и точность обработки может вызвать значительное снижение магнитных свойств.

6. компромиссы в практических приложениях
Двигатели и генераторы: требуется высокий магнитный поток, и обычно выбираются магнитные кольца с большими внешними диаметрами и толщинами, но необходимо учитывать ограничения пространства и потери вихревого тока.
Датчики и магнитная связь: полагаться на высокую поверхностную силу магнитного поля, меньшие внутренние диаметры и более тонкие магнитные кольца могут быть выбраны для концентрации магнитного поля.
Магнитная адсорбция: общий магнитный поток (сила адсорбции) и градиент магнитного поля (расстояние действия) должны быть сбалансированы. Например, увеличение толщины может увеличить расстояние адсорбции, но его необходимо оптимизировать с помощью магнитного проводящего материала.

7. Случай экспериментальной проверки
Внешний диаметр фиксируется, изменения внутреннего диаметра: внутренний диаметр увеличивается с 5 мм до 15 мм (внешний диаметр 30 мм), общий магнитный поток уменьшается примерно на 40%, но сила магнитного поля в центральной области увеличивается на 20% (осевая намагничиваемость).
Толщина удвоилась: толщина увеличивается с 5 мм до 10 мм (внешний диаметр 20 мм, внутренний диаметр 10 мм), поверхностное магнитное поле увеличивается с 4500 гаусса до 6000 гаусов, но когда она продолжает увеличиваться до 15 мм, только увеличивается до 6300 гаусов, и увеличение скорости.