Cómo el tiempo y la temperatura afectan la estabilidad de los imanes permanentes

La capacidad de un imán permanente para soportar un campo magnético externo se debe a la anisotropía del cristal dentro del material magnético que "bloquea" pequeños dominios magnéticos en su lugar.Una vez que se establece la magnetización inicial, estas posiciones permanecen iguales hasta que se aplica una fuerza que excede el dominio magnético bloqueado y la energía requerida para interferir con el campo magnético producido por el imán permanente varía para cada material.Los imanes permanentes pueden generar una coercitividad (Hcj) extremadamente alta, manteniendo la alineación de los dominios en presencia de campos magnéticos externos elevados.

La estabilidad puede describirse como las propiedades magnéticas repetitivas de un material en condiciones específicas durante la vida útil del imán.Los factores que afectan la estabilidad del imán incluyen el tiempo, la temperatura, los cambios de desgana, los campos magnéticos adversos, la radiación, los golpes, el estrés y la vibración.

El tiempo tiene poco efecto en los imanes permanentes modernos, cuyos estudios han demostrado que cambian inmediatamente después de la magnetización.Estos cambios, conocidos como "fluencia magnética", ocurren cuando dominios magnéticos menos estables se ven afectados por fluctuaciones de energía térmica o magnética, incluso en entornos térmicamente estables.Esta variación disminuye a medida que disminuye el número de regiones inestables.

Es poco probable que los imanes de tierras raras experimenten este efecto debido a su extremadamente alta coercitividad.Un estudio comparativo entre el tiempo prolongado y el flujo magnético muestra que los imanes permanentes recién magnetizados pierden una pequeña cantidad de flujo magnético con el tiempo.Durante más de 100.000 horas, la pérdida de material de samario y cobalto es básicamente nula, mientras que la pérdida de material de Alnico de baja permeabilidad es inferior al 3%.

Los efectos de la temperatura se dividen en tres categorías: pérdidas reversibles, pérdidas irreversibles pero recuperables y pérdidas irreversibles e irrecuperables.

Pérdidas reversibles: Son las pérdidas que se recuperan cuando el imán vuelve a su temperatura original, la estabilización del imán permanente no puede eliminar las pérdidas reversibles.Las pérdidas reversibles se describen mediante el coeficiente de temperatura reversible (Tc), como se muestra en la siguiente tabla.Tc se expresa como porcentaje por grado Celsius; estos números varían según el grado específico de cada material, pero son representativos de la clase de material en su conjunto.Esto se debe a que los coeficientes de temperatura de Br y Hcj son significativamente diferentes, por lo que la curva de desmagnetización tendrá un "punto de inflexión" a alta temperatura.

Pérdidas irreversibles pero recuperables: Estas pérdidas se definen como la desmagnetización parcial de un imán debido a la exposición a altas o bajas temperaturas, estas pérdidas solo se pueden recuperar mediante una remagnetización, el magnetismo no puede recuperarse cuando la temperatura vuelve a su valor original.Estas pérdidas ocurren cuando el punto de operación del imán está por debajo del punto de inflexión de la curva de desmagnetización.Un diseño de imán permanente eficaz debe tener un circuito magnético en el que el imán opere con una permeabilidad superior al punto de inflexión de la curva de desmagnetización a la alta temperatura esperada, lo que evitará cambios de rendimiento a alta temperatura.

Pérdida irreversible: los imanes expuestos a temperaturas extremadamente altas sufren cambios metalúrgicos que no se pueden recuperar mediante remagnetización.La siguiente tabla muestra la temperatura crítica para varios materiales, donde: Tcurie es la temperatura de Curie a la que el momento magnético fundamental se aleatoriza y el material se desmagnetiza;Tmax es la temperatura máxima de funcionamiento práctica del material primario en la categoría general.

La temperatura de los imanes se estabiliza al desmagnetizarlos parcialmente exponiéndolos a altas temperaturas de manera controlada.La ligera disminución de la densidad de flujo mejora la estabilidad del imán, ya que los dominios menos orientados son los primeros en perder su orientación.Estos imanes estables exhibirán un flujo magnético constante cuando se expongan a temperaturas iguales o inferiores.Además, un lote estable de imanes exhibirá una menor variación de flujo en comparación entre sí, ya que la parte superior de la curva de campana con características de variación normal estará más cerca del valor de flujo del lote.


Hora de publicación: 07-jul-2022