네오디뮴 자석 고리의 크기와 자기 강도 사이의 과학적 관계는 무엇입니까?

1. 자기 강도의 기본 정의
표면 자기장 강도 (단위 : 가우스 또는 테슬라) : 자석 표면의 자기장의 크기를 나타내며, 이는 흡착력 또는 외부 물체의 힘에 직접 영향을 미칩니다.
자기 플럭스 (Unit : Weber) : 자석의 부피와 관련이 있습니다. 부피가 클수록 총 자기 플럭스가 높아집니다.
자기 에너지 제품 (BHMAX) : 자석의 에너지 저장 용량을 측정하는 매개 변수이며, 이는 재료 자체의 Remanence (BR) 및 강제력 (HC)에 의해 결정됩니다.

네오디뮴 링 자석

2. 자기 힘에 대한 크기 매개 변수의 영향
외경 (OD) 및 내 직경 (ID) :
외경의 증가 : 자석의 단면적을 증가시킨다 (원형 단면적 = π × (OD²-ID²)/4), 그에 따라 총 자기장이 증가하지만, 자기장 분포의 확산으로 인해 표면 자기장 강도가 약간 감소 될 수있다.
내 직경의 증가 : 동일한 외경 하에서, 내 직경의 증가는 자석의 부피를 감소시켜 총 자기 플럭스가 감소하지만 중앙 영역의 자기장은 더 농축 될 수있다 (예 : 축 방향으로 자화 할 때).
두께 (높이) :
두께를 증가 시키면 자석의 부피가 직접 증가하여 총 자기 플럭스가 증가합니다. 그러나, 자기장의 감쇠가 거리의 제곱에 반비례하기 때문에 표면 자기장 강도는 선형으로 증가하지 않습니다. 과도한 두께는 자기장 분포가 더 분산 될 수 있습니다.

3. 자화 방향 및 자기장 분포
축 방향 자화 (링의 두께 방향을 따른 자기장) :
자기장은 고리의 양쪽 끝 (상부 및 하단 표면)에 농축되고 중앙 구멍 영역의 자기장은 약합니다. 두께를 증가 시키면 자기장 경로가 연장되고 표면 자기장 강도가 약간 감소 할 수 있습니다.
방사형 자화 (고리의 둘레를 따른 자기장) :
자기장은 고리의 내부 및 외경 표면에 집중됩니다. 이 시점에서, 내 직경과 외경 사이의 크기 차이는 자기장의 균일 성에 영향을 미치고 내부 직경이 작을수록 내부 자기장 농도가 더 강해질 수있다.

4. 필드 효과 Demagneting (demagnetizing field)
자석 자체의 모양에 의해 생성 된 역 자기장은 유효 자기장 강도를 약화시킨다.
링 자석의 탈지제 계수는 종횡비 (두께/직경)와 관련이 있습니다. 더 얇은 자기 고리는 더 강한 탈마 넷화 필드를 가지며, 이는 실제 자기 력이 이론적 값보다 낮을 수 있습니다. 더 두꺼운 자기 고리는 약한 탈마 저지 효과를 가지며 자기 력은 재료의 이론적 성능에 더 가깝습니다.

5. 수학적 모델과 경험적 법칙
자기 플럭스 포뮬러 : 총 자기 플럭스 φ ≈ br × a (a는 단면적), 이는 외경과 내 직경이 단면적에 영향을 미쳐 자기 플럭스를 간접적으로 결정 함을 나타냅니다.
표면 자기장 강도 추정 : 축 방향 자석화 된 고리 자석의 경우, 표면 자기장 강도 (B)는 두께가 증가함에 따라 퇴직 (BR)에 접근하지만, 실제 값은 BR의 50% ~ 80%입니다.
크기 제한 : 자석 크기가 너무 작을 때 (예 : 마이크로 고리) 물질의 입자 경계 효과와 처리 정확도는 자기 특성을 크게 감소시킬 수 있습니다.

6. 실제 응용 분야의 절충
모터 및 발전기 : 높은 자기 플럭스가 필요하며, 더 큰 외부 직경과 두께가있는 자기 고리는 일반적으로 선택되지만 공간 제한과 와상 전류 손실을 고려해야합니다.
센서 및 자기 커플 링 : 높은 표면 자기장 강도에 의존, 더 작은 내부 직경 및 더 얇은 자기 고리에 의존하여 자기장을 집중시키기 위해 선택 될 수 있습니다.
자기 흡착 : 총 자기 플럭스 (흡착력) 및 자기장 구배 (동작 거리)의 균형이 필요합니다. 예를 들어, 두께를 증가 시키면 흡착 거리가 연장 될 수 있지만 자기 전도성 재료로 최적화해야합니다.

7. 실험 검증 사례
외경은 고정되어 있고 내 직경 변화가 고정되어 있습니다. 내 직경은 5mm ~ 15mm (외경 30mm)로 증가하고 총 자기 플럭스는 약 40% 감소하지만 중앙 영역의 자기장 강도는 20% 증가합니다 (축 자기화).
두께는 두 배로 증가합니다. 두께는 5mm ~ 10mm (외경 20mm, 내 직경 10mm)로 증가하고 표면 자기장 강도는 4500 가우스에서 6000 가우스로 증가하지만 15mm로 계속 증가하면 6300 가우스트로 증가하면 속도가 증가합니다.