Wat is de wetenschappelijke relatie tussen de grootte van een neodymiummagneetring en zijn magnetische sterkte?

1. Basisdefinitie van magnetische sterkte
Oppervlakte magnetische veldsterkte (eenheid: Gauss of Tesla): geeft de grootte van het magnetische veld op het oppervlak van de magneet aan, die direct de adsorptiekracht of de kracht op het externe object beïnvloedt.
Magnetische flux (eenheid: Weber): gerelateerd aan het volume van de magneet. Hoe groter het volume, hoe hoger de totale magnetische flux.
Magnetische energieproduct (BHMAX): een parameter die de energieopslagcapaciteit van de magneet meet, die wordt bepaald door de remanentie (BR) en Coercive Force (HC) van het materiaal zelf.

Neodymium ringmagneet

2. De invloed van grootteparameters op magnetische kracht
Outer -diameter (OD) en binnendiameter (ID):
Verhoging van de buitendiameter: verhoog het dwarsdoorsnedeoppervlak van de magneet (cirkelvormig dwarsdoorsnedegebied = π × (od²-id²)/4), de totale magnetische flux neemt dienovereenkomstig toe, maar de oppervlaktemagetische veldsterkte kan enigszins worden verminderd vanwege de diffusie van de magnetische veldverdeling.
Verhoging van de binnendiameter: onder dezelfde buitendiameter zal de toename van de binnendiameter het volume van de magneet verminderen, wat resulteert in een afname van de totale magnetische flux, maar het magnetische veld in het centrale gebied kan meer geconcentreerd zijn (bijvoorbeeld als axiaal gemagnetiseerd).
Dikte (hoogte):
Het vergroten van de dikte zal het volume van de magneet direct verhogen, waardoor de totale magnetische flux wordt verhoogd. De magnetische veldsterkte van het oppervlak neemt echter niet lineair toe, omdat de verzwakking van het magnetische veld omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand, en overmatige dikte kan ertoe leiden dat de verdeling van het magnetische veld meer wordt verspreid.

3. Magnetisatierichting en magnetische veldverdeling
Axiale magnetisatie (magnetisch veld langs de dikterichting van de ring):
Het magnetische veld is geconcentreerd aan beide uiteinden van de ring (boven- en onderste oppervlakken) en het magnetische veld in het middengatgebied is zwak. Door de dikte te vergroten, wordt het magnetische veldpad verlengd en kan het magnetische veldsterkte van het oppervlak enigszins verminderen.
Radiale magnetisatie (magnetisch veld langs de omtrek van de ring):
Het magnetische veld is geconcentreerd op de binnen- en buitendiameteroppervlakken van de ring. Op dit moment zal het grootteverschil tussen de binnendiameter en de buitendiameter de uniformiteit van het magnetische veld beïnvloeden, en een kleinere binnendiameter kan leiden tot een sterkere interne magnetische veldconcentratie.

4. Demagnetizing Field Effect (Demagnetizing Field)
Het omgekeerde magnetische veld dat wordt gegenereerd door de vorm van de magneet zelf verzwakt de effectieve magnetische veldsterkte.
De demagnetisatiefactor van een ringmagneet is gerelateerd aan de beeldverhouding (dikte/diameter). Dunnere magnetische ringen hebben sterkere demagnetisatievelden, waardoor de werkelijke magnetische kracht lager kan zijn dan de theoretische waarde; Dikkere magnetische ringen hebben een zwakker demagnetisatie -effect en de magnetische kracht is dichter bij de theoretische prestaties van het materiaal.

5. Wiskundig model en empirische wet
Magnetische fluxformule: totale magnetische flux φ ≈ BR × A (A is het dwarsdoorsnede-gebied), wat aangeeft dat de buitendiameter en de binnendiameter indirect de magnetische flux bepalen door het dwarsdoorsnedeoppervlak te beïnvloeden.
Schatting van het oppervlakmagetische veldsterkte: voor axiaal gemagnetiseerde ringmagneten benadert de oppervlakteterkte van het oppervlak (B) de remanentie (BR) naarmate de dikte toeneemt, maar wordt beïnvloed door het demagnetisatieveld, is de werkelijke waarde meestal 50% ~ 80% van BR.
Grootte limiet: wanneer de magneetgrootte te klein is (zoals micro -ringen), kan het korrelgrenseffect van het materiaal en de verwerkingsnauwkeurigheid een significante afname van de magnetische eigenschappen veroorzaken.

6. Afwegingen in praktische toepassingen
Motoren en generatoren: hoge magnetische flux is vereist, en magnetische ringen met grotere buitendiameters en diktes worden meestal geselecteerd, maar ruimtebeperkingen en wervelstroomverliezen moeten worden overwogen.
Sensoren en magnetische koppeling: Vertrouwen op een hoog oppervlak Magnetische veldsterkte, kleinere binnendiameters en dunnere magnetische ringen kunnen worden geselecteerd om het magnetische veld te concentreren.
Magnetische adsorptie: de totale magnetische flux (adsorptiekracht) en de magnetische veldgradiënt (actieafstand) moeten worden gebalanceerd. Het vergroten van de dikte kan bijvoorbeeld de adsorptieafstand verlengen, maar deze moet worden geoptimaliseerd met het magnetische geleidende materiaal.

7. Experimentele verificatiezaak
De buitendiameter is vast, veranderingen in de binnendiameter: de binnendiameter neemt toe van 5 mm tot 15 mm (buitendiameter 30 mm), de totale magnetische flux neemt met ongeveer 40% af, maar de magnetische veldsterkte in het centrale gebied neemt toe met 20% (axiale magnetisatie).
De dikte verdubbeld: de dikte neemt toe van 5 mm tot 10 mm (buitendiameter 20 mm, binnendiameter 10 mm), de oppervlaktemagetische veldsterkte neemt toe van 4500 Gauss tot 6000 Gauss, maar wanneer deze blijft toenemen tot 15 mm, neemt het slechts toe tot 6300 Gauss en de toename van de toename van