Was ist die wissenschaftliche Beziehung zwischen der Größe eines Neodym -Magnetrings und seiner Magnetstärke?

1. grundlegende Definition der Magnetstärke
Oberflächenmagnetfeldstärke (Einheit: Gauß oder Tesla): Zeigt die Größe des Magnetfelds auf der Oberfläche des Magneten an, der die Adsorptionskraft oder die Kraft am externen Objekt direkt beeinflusst.
Magnetfluss (Einheit: Weber): Bezogen auf das Volumen des Magneten. Je größer das Volumen ist, desto höher ist der gesamte magnetische Fluss.
Magnetischer Energieprodukt (BHMAX): Ein Parameter, der die Energiespeicherkapazität des Magneten misst, der durch die Remanenz (BR) und die Zwangskraft (HC) des Materials selbst bestimmt wird.

Neodymringmagnet

2. Der Einfluss von Größenparametern auf die Magnetkraft
Außendurchmesser (OD) und Innendurchmesser (ID):
Erhöhung des Außendurchmessers: Erhöhen Sie die Querschnittsfläche des Magneten (kreisförmige Querschnittsfläche = π × (OD²-ID²)/4). Der Gesamtmagnetfluss steigt entsprechend, aber die Oberflächenmagnetfeldstärke kann aufgrund der Diffusion der Magnetfeldverteilung geringfügig verringert werden.
Zunahme des inneren Durchmessers: Unter dem gleichen Außendurchmesser verringert die Zunahme des inneren Durchmessers das Volumen des Magneten, was zu einer Abnahme des Gesamtmagnetflusss führt, das Magnetfeld im zentralen Bereich kann jedoch stärker konzentriert sein (z. B. wenn axial magnetisiert).
Dicke (Höhe):
Wenn Sie die Dicke erhöhen, erhöht das Volumen des Magneten direkt, wodurch der gesamte magnetische Fluss erhöht wird. Die Oberflächenmagnetfeldstärke nimmt jedoch nicht linear zu, da die Abschwächung des Magnetfelds umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands ist und eine übermäßige Dicke dazu führen kann, dass die Magnetfeldverteilung stärker dispergiert ist.

3. Magnetisierungsrichtung und Magnetfeldverteilung
Axiale Magnetisierung (Magnetfeld entlang der Dickenrichtung des Rings):
Das Magnetfeld ist an beiden Enden des Rings (obere und untere Oberflächen) konzentriert, und das Magnetfeld im Mittellochbereich ist schwach. Durch Erhöhen der Dicke verlängert sich der Magnetfeldweg und kann die Oberflächenmagnetfeldstärke leicht verringern.
Radiale Magnetisierung (Magnetfeld entlang des Ringsumfangs):
Das Magnetfeld konzentriert sich auf die Oberflächen des Innen- und Außendurchmessers des Rings. Zu diesem Zeitpunkt beeinflusst der Größenunterschied zwischen dem inneren Durchmesser und dem äußeren Durchmesser die Gleichmäßigkeit des Magnetfeldes, und ein kleinerer Innendurchmesser kann zu einer stärkeren internen Magnetfeldkonzentration führen.

4. Demagnetisierungsfeldeffekt (Entmagnetisierungsfeld)
Das durch die Form des Magnete selbst erzeugte umgekehrte Magnetfeld schwächt die effektive Magnetfeldstärke.
Der Entmagnetisierungsfaktor eines Ringmagneten hängt mit seinem Seitenverhältnis (Dicke/Durchmesser) zusammen. Dünnere Magnetringe haben stärkere Entmagnetisierungsfelder, was dazu führen kann, dass die tatsächliche Magnetkraft niedriger als der theoretische Wert ist. Dickere magnetische Ringe haben einen schwächeren Entmagnetisierungseffekt, und die Magnetkraft ist näher an der theoretischen Leistung des Materials.

5. Mathematisches Modell und empirisches Recht
Magnetische Flussformel: Gesamtmagnetfluss φ ≈ br × a (a ist der Querschnittsbereich), was darauf hinweist, dass der Außendurchmesser und der Innendurchmesser indirekt den magnetischen Fluss bestimmen, indem der Querschnittsbereich beeinflusst wird.
Schätzung der Oberflächenfeldstärke: Für axial magnetisierte Ringmagnete nähert sich die Oberflächenmagnetfeldstärke (b) die Remanenz (BR) mit zunehmender Dicke, aber durch das Entmagnetisierungsfeld beeinflusst, der tatsächliche Wert beträgt normalerweise 50% ~ 80% von BR.
Größengrenze: Wenn die Magnetgröße zu klein ist (z. B. Mikroringe), kann der Korngrenzeffekt des Materials und die Verarbeitungsgenauigkeit zu einer signifikanten Abnahme der magnetischen Eigenschaften führen.

6. Kompromisse bei praktischen Anwendungen
Motoren und Generatoren: Ein hoher Magnetfluss ist erforderlich, und Magnetringe mit größeren Außendurchmessern und Dicken werden normalerweise ausgewählt, aber Platzbeschränkungen und Wirbelstromverluste müssen berücksichtigt werden.
Sensoren und magnetische Kopplung: Wenn Sie auf eine hohe Oberflächenmagnetfeldstärke stützen, können kleinere Innendurchmesser und dünnere Magnetringe ausgewählt werden, um das Magnetfeld zu konzentrieren.
Magnetische Adsorption: Der Gesamtmagnetfluss (Adsorptionskraft) und der Magnetfeldgradient (Aktionsabstand) müssen ausgeglichen werden. Zum Beispiel kann die Erhöhung der Dicke den Adsorptionsabstand verlängern, muss jedoch mit dem magnetischen leitenden Material optimiert werden.

7. Versuchsüberprüfungsfall
Außendurchmesser ist festgelegt, Änderungen des Innendurchmessers: Der Innendurchmesser nimmt von 5 mm auf 15 mm (Außendurchmesser 30 mm) zu, der Gesamtmagnetfluss nimmt um etwa 40% ab, die Magnetfeldstärke im zentralen Bereich nimmt jedoch um 20% zu (axiale Magnetisierung).
Thickness doubled: the thickness increases from 5mm to 10mm (outer diameter 20mm, inner diameter 10mm), the surface magnetic field strength increases from 4500 Gauss to 6000 Gauss, but when it continues to increase to 15mm, it only increases to 6300 Gauss, and the increase rate slows down.