Hvad er det videnskabelige forhold mellem størrelsen på en neodymmagnetring og dens magnetiske styrke?

1. Grundlæggende definition af magnetisk styrke
Overflademagnetisk feltstyrke (enhed: Gauss eller Tesla): Angiver størrelsen på magnetfeltet på overfladen af ​​magneten, der direkte påvirker adsorptionskraften eller kraften på det eksterne objekt.
Magnetisk flux (enhed: Weber): relateret til magnetens volumen. Jo større volumen er, jo højere er den samlede magnetiske flux.
Magnetisk energiprodukt (BHMAX): En parameter, der måler magnetens energilagringskapacitet, som bestemmes af remanensen (BR) og tvangskraft (HC) for selve materialet.

Neodymium ringmagnet

2. Indflydelse af størrelsesparametre på magnetisk kraft
Ydre diameter (OD) og indre diameter (ID):
Stigning i den ydre diameter: Forøg det tværsnitsareal for magneten (cirkulært tværsnitsareal = π × (OD²-ID²)/4), den samlede magnetiske flux øges i overensstemmelse hermed, men overflademagnetisk feltstyrke kan reduceres lidt på grund af diffusionen af ​​magnetfeltfordelingen.
Stigning i den indre diameter: Under den samme ydre diameter vil stigningen i den indre diameter reducere volumenet af magneten, hvilket resulterer i et fald i den samlede magnetiske flux, men magnetfeltet i det centrale område kan være mere koncentreret (for eksempel når det er aksialt magnetiseret).
Tykkelse (højde):
Forøgelse af tykkelsen vil direkte øge magnetens volumen og derved øge den samlede magnetiske flux. Imidlertid øges overflademagnetisk feltstyrke ikke lineært, fordi dæmpningen af ​​magnetfeltet er omvendt proportional med kvadratet på afstanden, og overdreven tykkelse kan forårsage, at magnetfeltfordelingen er mere spredt.

3. Magnetiseringsretning og magnetfeltfordeling
Axial magnetisering (magnetfelt langs ringen tykkelsesretning):
Magnetfeltet er koncentreret i begge ender af ringen (øverste og bundoverflader), og magnetfeltet i midterhulsområdet er svagt. Forøgelse af tykkelsen vil udvide magnetfeltstien og kan reducere overflademagnetisk feltstyrke lidt.
Radial magnetisering (magnetfelt langs ringenes omkreds):
Magnetfeltet er koncentreret om overfladerne på den indre og ydre diameter overflader. På dette tidspunkt vil størrelsesforskellen mellem den indre diameter og den ydre diameter påvirke ensartetheden af ​​magnetfeltet, og en mindre indre diameter kan føre til en stærkere intern magnetfeltkoncentration.

4. demagnetisering af felteffekt (demagnetiseringsfelt)
Det omvendte magnetiske felt genereret af formen af ​​selve magneten svækker den effektive magnetfeltstyrke.
Demagnetiseringsfaktoren for en ringmagnet er relateret til dens aspektforhold (tykkelse/diameter). Tyndere magnetiske ringe har stærkere demagnetiseringsfelter, hvilket kan forårsage, at den faktiske magnetiske kraft er lavere end den teoretiske værdi; Tykkere magnetiske ringe har en svagere demagnetiseringseffekt, og den magnetiske kraft er tættere på materialets teoretiske ydelse.

5. Matematisk model og empirisk lov
Magnetisk fluxformel: Total magnetisk flux φ ≈ BR × A (A er tværsnitsarealet), hvilket indikerer, at den ydre diameter og den indre diameter indirekte bestemmer magnetisk flux ved at påvirke tværsnitsarealet.
Estimering af overflademagnetisk feltstyrke: For aksialt magnetiserede ringmagneter nærmer overflademagnetisk feltstyrke (B) remanensen (BR), når tykkelsen øges, men påvirket af demagnetiseringsfeltet er den faktiske værdi normalt 50% ~ 80% af BR.
Størrelsesgrænse: Når magnetstørrelsen er for lille (såsom mikroringe), kan korngrænseeffekten af ​​materialet og behandlingsnøjagtigheden forårsage et markant fald i magnetiske egenskaber.

6. Afvejninger i praktiske applikationer
Motorer og generatorer: Høj magnetisk flux er påkrævet, og magnetiske ringe med større ydre diametre og tykkelser vælges normalt, men pladsbegrænsninger og hvirvelstrømstab skal overvejes.
Sensorer og magnetisk kobling: At stole på magnetfeltstyrke med høj overflade, mindre indre diametre og tyndere magnetiske ringe kan vælges til at koncentrere magnetfeltet.
Magnetisk adsorption: Den samlede magnetiske flux (adsorptionskraft) og magnetfeltgradienten (handlingsafstand) skal afbalanceres. For eksempel kan forøgelse af tykkelsen udvide adsorptionsafstanden, men den skal optimeres med det magnetiske ledende materiale.

7. Eksperimentel verifikationssag
Den ydre diameter er fast, ændringer i den indre diameter: den indre diameter stiger fra 5 mm til 15 mm (ydre diameter 30 mm), den samlede magnetiske flux falder med ca. 40%, men magnetfeltstyrken i det centrale område stiger med 20% (aksial magnetisering).
Tykkelse fordoblet: Tykkelsen øges fra 5 mm til 10 mm (ydre diameter 20 mm, den indre diameter 10 mm), overflademagnetisk feltstyrke stiger fra 4500 gauss til 6000 gauss, men når det fortsætter med at stige til 15 mm, øges det kun til 6300 gauss, og stigningen i hastigheden bryder ned.