Peut-on calculer l'énergie magnétique ? Relation entre le magnétisme de surface et les propriétés magnétiques.
Le concept et la mesure du magnétisme de surface
Le champ magnétique de surface, également appelé champ magnétique de surface, désigne l'intensité de l'induction magnétique en un point précis de la surface d'un aimant, mesurée en Gauss Gs ou Tesla T (1T = 10 000 Gs). Le champ magnétique est le paramètre le plus facile à mesurer au quotidien. Lorsque la taille de l'aimant est fixe, on évalue et compare souvent ses performances en comparant le champ magnétique. Pour certains aimants de tailles particulièrement grandes ou petites et de formes spéciales qui ne conviennent pas aux mesures de routine, la mesure du champ magnétique à l'aide d'un appareil de mesure devient très importante. Concernant la mesure du champ magnétique, les deux points suivants sont essentiels à connaître : ■ La mesure du champ magnétique est la valeur obtenue lorsqu'un appareil de mesure gaussien entre en contact avec un point précis de la surface d'un aimant. Il s'agit d'une réflexion de l'aimant lui-même sur l'outil de mesure et ne représente pas sa performance globale. Le champ magnétique de surface d'un aimant varie selon sa position. Pour les aimants de formes régulières et à aimantation non multipolaire, on mesure généralement le champ magnétique de surface central. Le champ magnétique d'une montre est facilement affecté par l'environnement extérieur. L'utilisation de gaussomètres de différents fabricants sur un même aimant peut entraîner des mesures de champ magnétique central différentes. Le magnétisme de surface mesuré pour un même aimant peut varier selon l'environnement. Le champ magnétique central des pôles N et S d'un même aimant est également différent. Ces deux points montrent que la mesure du champ magnétique n'est pas objective et ne reflète pas pleinement les performances de l'aimant. Il est donc déconseillé de l'utiliser comme indicateur d'évaluation pour les transactions de produits.
Quelle est la relation entre le magnétisme de surface et les paramètres de performance magnétique (tels que la rémanence Br, la coercivité Hc et le produit d'énergie magnétique maximal (BH) max) ? Pouvez-vous trouver une formule de calcul mathématique ? Ces deux questions sont fréquemment posées par les lecteurs. La réponse à la première est oui, mais par le passé, certains se contentaient de statistiques empiriques. Par exemple, pour un cylindre en néodyme fer bore fritté dont le rapport longueur/diamètre est de 1, le champ magnétique résiduel Br est 2 à 3 fois supérieur à son champ de surface. Cependant, cette affirmation ne permet pas d'établir une relation quantitative stricte. Relation entre le magnétisme de surface et le magnétisme résiduel. Le magnétisme résiduel désigne l'intensité d'induction magnétique retenue dans un matériau ferromagnétique lorsqu'il est magnétisé à saturation par un champ magnétique externe puis progressivement réduit à zéro. Son nom complet est intensité d'induction magnétique résiduelle (Br). La rémanence est déterminée par les caractéristiques de l'aimant lui-même et, dans des conditions spécifiques, la rémanence du même aimant reste constante et a une valeur unique. La rémanence détermine dans une certaine mesure le magnétisme de surface d'un aimant, mais elle n'est pas nécessairement la même pour des aimants de même rémanence. Le magnétisme de surface est également influencé par la forme, la taille et le mode de magnétisation de l'aimant. Entre deux aimants de forme, de performance et de taille identiques, celui qui présente le magnétisme résiduel le plus élevé présente un magnétisme de surface plus fort. Deux aimants de formes, de propriétés ou de tailles différentes ne peuvent pas simplement déterminer l'intensité du magnétisme résiduel en se basant sur la hauteur du champ magnétique.
Le magnétisme de surface des aimants est toujours inférieur au magnétisme résiduel. Le magnétisme résiduel est testé en circuit fermé, tandis que le magnétisme de surface est mesuré à l'aide d'un gaussienmètre en circuit ouvert. L'aimant lui-même présente un champ de démagnétisation, de sorte que le magnétisme de surface maximal d'un aimant individuel est bien inférieur à son magnétisme résiduel. Actuellement, la rémanence maximale des aimants néodyme-fer-bore frittés est d'environ 14 000 Gs ; on peut donc affirmer avec certitude que l'aimantation de surface maximale d'un aimant néodyme-fer-bore individuel ne peut excéder 14 000 Gs. (À noter qu'il s'agit d'un aimant unique. Dans certains composants magnétiques et réseaux d'aimants, des circuits magnétiques spéciaux peuvent être utilisés pour améliorer le magnétisme de surface de l'aimant.)
En raison du champ d'anisotropie magnétique extrêmement élevé des aimants néodyme-fer-bore frittés, les vecteurs d'aimantation sont disposés dans la direction de facile aimantation. On peut donc considérer l'aimant comme un corps uniformément magnétisé et utiliser le modèle de coque de courant pour calculer le champ magnétique généré par l'aimant dans l'espace. Actuellement, de nombreux modèles de calcul magnétique en ligne s'appuient sur ce principe pour dériver leurs formules de calcul, mais deux hypothèses sont impliquées : l'aimant est un corps parfaitement magnétisé et la courbe de démagnétisation est parfaitement rectiligne. Cependant, la réalité n'étant pas totalement exacte, les résultats des calculs peuvent différer légèrement des mesures réelles. Outre la rémanence, le magnétisme de surface d'un aimant est fortement influencé par sa forme et sa taille, et la formule de calcul du magnétisme de surface varie selon la forme de l'aimant.