Как (с какой скоростью и в каком поле) перемагничиваются диполи редкоземельных магнитов? Опции

[iiv]

Добрый день,

хочу понять физику процесса. Пусть есть редкоземельный магнит, вернее один кристаллик оного, который может стать диполем. Пусть этот кристаллик внесен в магнитное поле, а потом из него вынесен. Как он будет намагничиваться?

Более конкретно: пусть у кристаллика было уже сколько-то X намагниченности (X - вектор, его норма - величина поля у поверхности, а направление - его направление), мы внесли его на время T в поле Y. Каким будет после этого поле этого диполя? Как я понимаю, T должно быть каким-то достаточно большим, и поле Y должно быть существенно выше X, но как конкретно?

Чтобы понять зачем, расскажу что сделал: взял листовую медь, соорудил из нее катушку в 135 витков, с внутренним диаметром катушки 26мм и внешним 160мм, подключил к ней 15 последовательно заряженных на 2.7В ионистров, каждый из которых рассчитан на 1100А, должно было за 75милисекунд внутри катушки создаться 3.3Тл (примерно) с учетом индуктивности катушки и потерь в меди ессно. Внутри катушки был неодимовый магнит, предварительно намагниченный перпендикулярно возникающему полю. После нескольких таких зарядов магнит направление намагниченности не поменял. В то же время, если тот же магнит прислонить к большому другому магниту на несколько секунд, он направление намагниченности меняет.

То есть мне не конкретно этот эксперимент интересен, а общая теория перемагничивания постоянных магнитов. Вдруг у кого ссылка под рукой будет или Вы можете на пальцах объяснить физику, буду премного благодарен!

С уважением

ИИВ

[novikovfb]

Чтобы понять зачем, расскажу что сделал: взял листовую медь, соорудил из нее катушку в 135 витков, с внутренним диаметром катушки 26мм и внешним 160мм, подключил к ней 15 последовательно заряженных на 2.7В ионистров, каждый из которых рассчитан на 1100А, должно было за 75милисекунд внутри катушки создаться 3.3Тл (примерно) с учетом индуктивности катушки и потерь в меди ессно.

Нарисуйте принципиальную схему этого устройства. Она не напоминает Вам колебательный контур? Это устройство должно размагничивать магнит (и портить ионисторы, если они полярные). Интереснее померить намагниченность (величину магнитного поля, создаваемую магнитом) до включения этого устройства и после.

[iiv]

Нарисуйте принципиальную схему этого устройства. Она не напоминает Вам колебательный контур? Это устройство должно размагничивать магнит (и портить ионисторы, если они полярные).

а что тут рисовать, ионистр в связке заряженный на 40В, с емкостью 23Ф, через очень кандовый ключ подключается к 0.24милиГн катушке.

Колебательный контур тут в упор не вижу, ибо за 75милисекунд там как раз набегает на нужное сопротивление, в пике реактивное и резистивные сопротивления одинаковы (по 0.02Ома), и вся энергия тихо рассеивается в меди без каких-то переколебаний.

Интереснее померить намагниченность (величину магнитного поля, создаваемую магнитом) до включения этого устройства и после.

У поверхности было около 1Т, мерил ЯМРом.

Мне все-таки интересен таки основной вопрос, что я задал о том, как перемагничиваются магнитные диполи, пожалуйста, кто в теме, киньте ссылками, или на пальцах этот эффект объясните!

[AndreyVN]

хочу понять физику процесса. Пусть есть редкоземельный магнит...

Подвижность доменной стенки есть процесс коллективный, а по сему не описываемый простым и наглядным д.у., как например,
уравнения Блоха для динамики момента ядра во внешнем поле.

Я когда-то капал в сторону импульсного перемагничивания ферромагнетика феррозондового магнитометра.
Простого ответа не нашел, со сложным - не разобрался .

[iiv]

Подвижность доменной стенки есть процесс коллективный

если я правильно накопал то, что есть в интернете, коллективность там возникает от того, что несколько диполей расположенных в некоторой конфигурации могут в заданной точке сильно увеличить магнитное поле, что приведет к перемагничиванию тех, диполей, где это произошло.

простой пример такого эффекта виден на картинках патента https://www.google.com/patents/EP2144076B1?cl=en&hl=de

Я же хотел бы этот эффект не рассматривать, так как могу его численно описать. Но вот само перемагничивание для одного взятого сферического коня в вакууме зернышка-кристаллика редкоземельного магнита мне очень интересно, хотя бы для того, чтобы понять до какой дури люди методом, как описан в патенте выше, могут поднять магнитное поле, и после того оно не уйдет.

Простого ответа не нашел, со сложным - не разобрался .

дайте, пожалуйста, хотя бы ключевые слова, а то как-то уже третий день гуглю и ничего путнего не нашел!

[_pv]

постоянные неодимовые магниты они вообще-то анизотропны, у них есть ось вдоль которой они хорошо намагничиваются, а поперёк - не очень. их из порошка прессуют в магнитном поле.
засуньте этот маленький магнит намагниченностью вдоль оси катушки, он перемагнитится в противоположную сторону.

Как я понимаю, T должно быть каким-то достаточно большим, и поле Y должно быть существенно выше X, но как конкретно?

времена там какие-то совсем небольшие, наносекундные, вроде бы.
все установки по намагничиванию сильно импульсные.
по амплитуде поля для размагничивания параметр НсJ:
http://www.vacuumschmelze.com/fileadmin/Me...002_2015_en.pdf
http://www.magnete.de/uploads/media/hystereseschleife_en.pdf

[AndreyVN]

дайте, пожалуйста, хотя бы ключевые слова, а то как-то уже третий день гуглю и ничего путнего не нашел!

С. Крупичка Физика ферритов и родственных им магнитных окислов. М., Мир, 1976 (в 2x томах)
Д. Д. Мишин магнитные материалы М. Высшая школа, 1991
И. Г. Катаев Ударные электромагнитные волны. М., Издательство "Советское радио", 1963
Г. А. Смоленский В.В. Леманов Ферриты и их техническое применение.

Повторюсь, я в этих книгах ответ по скорости метаморфоз доменной стенки - не нашел.
Вот если бы перемагничивался не ферромагнетик, тогда все проще, ядерная составляющая магнитного момента атома описана,
электронная составляющая - тоже.

К стати, а Вам обязательно ниодимовый магнит перемагничивать, можно по керосину "ударить", собственно, ЯМР получится. :-)

простой пример такого эффекта виден на картинках патента

Не понял, в патенте речь идет о геометрии для высокооднородного поля...

[_pv]

Не понял, в патенте речь идет о геометрии для высокооднородного поля...

iiv наверное хочет взять какие попало магниты и попробовать им неоднородность вылечить немного, правильно их перемагнитив. для своего ЯМР.
имхо ничего не получится, ошибки неоднородности поля возникают в момент прессовки/спекания. если получилось коряво, потом магнитным полем намагничивания это уже не исправить.
тут либо лазером/электронным пучком греть очень локально и контролируемо размагничивать в нужных местах.
либо так же локально тупо фрезеровать на чпу. но неодимовые магниты та ещё гадость для механической обработки, а уж когда намагничены - так вообще
можно железный полюс сверху магнита добавить и фрезеровать/травить в нужных местах уже его, для исправления неоднородностей поля. заодно и температурную зависимость можно подлечить, сделав магнитный шунт с противоположным температурным коэффициентом.

[iiv]

Спасибо AndreyVN и _pv за интересные ссылки и советы!

постоянные неодимовые магниты они вообще-то анизотропны, у них есть ось вдоль которой они хорошо намагничиваются, а поперёк - не очень. их из порошка прессуют в магнитном поле.
засуньте этот маленький магнит намагниченностью вдоль оси катушки, он перемагнитится в противоположную сторону.

ага, точно, даже экспериментально могу подтвердить

iiv наверное хочет взять какие попало магниты и попробовать им неоднородность вылечить немного, правильно их перемагнитив. для своего ЯМР.

да, верно, если делать обычным способом - Вы правы. Но, я уже давал ссылку как можно стабилизировать ЯМР сигнал при большой нестабильности, например, по температуре, а по пространству 6 катушек тоже дают очень хорошую стабильность. Если бы этого бы не было, я бы и не затевал всю эту петрушку с такими милипизерными габаритами.

Я конечно понимаю, что недостатком моего подхода является факт, что мне требуется с пол сотни гигафлопс, и так я бы вместо 5CEBA4 взял бы 5CEBA2 и сэкономил бы 20 бакс и может еще на одном DC-DC конвертере, но согласитесь, экономия в 20 бакс не существенна со стоимостью нормальных 20 кг ЯМРных магнитов, ценник на которые отличается от китайских магнитиков на холодильнике на десятки тысяч бакс

Не понял, в патенте речь идет о геометрии для высокооднородного поля...

не, там как раз то, зачем мне все это надобно.

Если сложить так магниты, то утверждается, что можно поднять поле до 2-3Тл. По этой ссылке утверждалось, что можно с магнитами 1.4Т получить локально что-то около 5Тл, но у меня закрались сомнения в правдоподобности именно той геометрии, что на картинке, поэтому я и стал спрашивать. После ссылки _pv с графиками гистерезиса, стало более-менее ясно, что так сделать можно, но форма должна быть как в патенте, ссылку на который я приводил, а не как на картинке.

[AndreyVN]

не, там как раз то, зачем мне все это надобно.

Понятно.

хочу понять физику процесса...

Немного освежил в памяти.
В теории магнитного упорядочивания "рулит" подход Вейса (молекулярного поля), который вводит придуманное упорядочивающее поле пропорциональное внешнему. Это предположение подставляется в описание одиночного атома и после усреднения дает законы магнетизма, например, магнитную восприимчивость от температуры. Однако, _динамики_ намагничивания он НЕ дает.

[_pv]

да, верно, если делать обычным способом - Вы правы. Но, я уже давал ссылку как можно стабилизировать ЯМР сигнал при большой нестабильности, например, по температуре, а по пространству 6 катушек тоже дают очень хорошую стабильность. Если бы этого бы не было, я бы и не затевал всю эту петрушку с такими милипизерными габаритами.

так если удалось победить неоднородность поля кучей катушек и математикой, катушка для намагничивания своих магнитов тогда зачем?

там как раз то, зачем мне все это надобно.
Если сложить так магниты, то утверждается, что можно поднять поле до 2-3Тл. По этой ссылке утверждалось, что можно с магнитами 1.4Т получить локально что-то около 5Тл, но у меня закрались сомнения в правдоподобности именно той геометрии, что на картинке, поэтому я и стал спрашивать. После ссылки _pv с графиками гистерезиса, стало более-менее ясно, что так сделать можно, но форма должна быть как в патенте, ссылку на который я приводил, а не как на картинке.

складывая только магниты пусть даже и в структуру Халлбаха, больше чем остаточная намагниченность, поле не получить. это оно внутри магнита 1.4Т, а снаружи быстро спадает.
нужны ещё полюса для концентрации поля, причём из материалов, которые в таких полях не насытятся и у них останется хоть какая-нибудь проницаемость отличная от 1.

[iiv]

Спасибо большое AndreyVN и _pv,

пошел дальше по ключевым словам!

так если удалось победить неоднородность поля кучей катушек и математикой, катушка для намагничивания своих магнитов тогда зачем?

только хитрую структуру магнитов сделать, чтобы за 1.4Т прыгнуть

складывая только магниты пусть даже и в структуру Халлбаха, больше чем остаточная намагниченность, поле не получить. это оно внутри магнита 1.4Т, а снаружи быстро спадает.

я планировал только в зазоре работать, где примерно 1.4Т и достигается. А вот если рядом еще магниты поставить, то поле будет складываться, и может стать больше 1.4Т.

нужны ещё полюса для концентрации поля, причём из материалов, которые в таких полях не насытятся и у них останется хоть какая-нибудь проницаемость отличная от 1.

а вот тут непонятки, на днях говорил с магретеком, мне втирали, что де неодимовые магниты, с намагниченностью как у них в патенте, дают в разы большее поле. То есть каждый магнит только 1.4Т, но в такой, как у них конфигурации, суммарно 3-4Т. Численно проверил - действительно, так должно быть. Под рукой были ионистры и катушка, решил сам перемагнитить несколько, чтобы собрать такую структуру, и потерпел фиаско, пока из-за того, что забыл про анизотропию.

[_pv]

а вот тут непонятки, на днях говорил с магретеком, мне втирали, что де неодимовые магниты, с намагниченностью как у них в патенте, дают в разы большее поле. То есть каждый магнит только 1.4Т, но в такой, как у них конфигурации, суммарно 3-4Т. Численно проверил - действительно, так должно быть.

вот ведь как, а действительно, 50х50 мм цилиндр намагниченный по Халлбаху даёт поле 5Т в центральном 1мм оверстии.

[iiv]

вот ведь как, а действительно, 50х50 мм цилиндр намагниченный по Халлбаху даёт поле 5Т в центральном 1мм оверстии.

а теоретически сфера тех же размеров до 7Т!!!!

Да, для меня это тоже открытием было, хотя магретековский патент я еще год назад видел и про Халлбаховы структуры тоже слышал! А с моими-то катушками, я угадаю (численно) куда попасть.

[EUrry]

Добрый день,
.....должно было за 75милисекунд внутри катушки создаться 3.3Тл (примерно) с учетом индуктивности катушки и потерь в меди ессно. Внутри катушки был неодимовый магнит, предварительно намагниченный перпендикулярно возникающему полю. После нескольких таких зарядов магнит направление намагниченности не поменял. В то же время, если тот же магнит прислонить к большому другому магниту на несколько секунд, он направление намагниченности меняет....

Нужно коэрцитивную силу превысить для этого направления. Какова она и напряженность созданного поля?