Ankara Üniversitesi Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Fakültesi
Fizik Mühendisliği Fizik Mühendisliği
Katıların Manyetik Özellikleri Katıların Manyetik Özellikleri
Sert Manyetik Malzemeler
Sert Manyetik Malzemeler
İçindekiler İçindekiler
Kalıcı Mıknatıslar Kalıcı Mıknatıslar
Zorlayıcı Alan,Artık mıknatıslanma, Zorlayıcı Alan,Artık mıknatıslanma, Doyum mıknatıslanması Doyum mıknatıslanması
Maksimum Enerji Maksimum Enerji
Yük çizgisi ve Maksimum enerji çarpanı Yük çizgisi ve Maksimum enerji çarpanı
Kalıcı Mıknatıs kararlılığı Kalıcı Mıknatıs kararlılığı
AlNiCo AlNiCo
Ferritler Ferritler
Nadir-Toprak elementleri Nadir-Toprak elementleri
Manyetostriksiyon Manyetostriksiyon
Kalıcı mıknatıslar, telden geçen bir akım Kalıcı mıknatıslar, telden geçen bir akım
uygulanmadan kuvvetli alanları üretmek için uygulanmadan kuvvetli alanları üretmek için
kullanılır. Bu yüzden kuvvetli net bir kullanılır. Bu yüzden kuvvetli net bir
manyetizasyon sergileyerek, yüksek zorlayıcı alan manyetizasyon sergileyerek, yüksek zorlayıcı alan
gerektiren dış alanların varlığında kararlıdırlar.
gerektiren dış alanların varlığında kararlıdırlar.
Sert manyetik malzemelerde tek eksenli manyetik Sert manyetik malzemelerde tek eksenli manyetik anizotropi zorunludur ve aşağıdaki özellikleri
anizotropi zorunludur ve aşağıdaki özellikleri gerektirmektedirler.Bunlar:
gerektirmektedirler.Bunlar:
1) Yüksek zorlayıcı alan 1) Yüksek zorlayıcı alan
2) Büyük manyetizasyon 2) Büyük manyetizasyon
3) Dikdörtgensel histerisis eğrisi
3) Dikdörtgensel histerisis eğrisi
İZOTROPİ her üç yönde de (x, y, z) aynı İZOTROPİ her üç yönde de (x, y, z) aynı (özdeş) özelliklere sahip olmak anlamına (özdeş) özelliklere sahip olmak anlamına
gelir. ANİZOTROPİK, her üç yönde mutlak gelir. ANİZOTROPİK, her üç yönde mutlak
değer bakımından farklılık gösteren değer bakımından farklılık gösteren özelliğe sahip olmak anlamına gelir.
özelliğe sahip olmak anlamına gelir.
İdeal histeresis eğrisi
Manyetik alanı doğuran enerji, daha önce yüksek Manyetik alanı doğuran enerji, daha önce yüksek manyetik alana girerek depo edilir. Manyetik alan manyetik alana girerek depo edilir. Manyetik alan
kaldırıldığında kalıcı manyetiklik (artık mıknatıslanma) kaldırıldığında kalıcı manyetiklik (artık mıknatıslanma)
oluşur. Kalıcı mıknatıslar , daha çok taşınabilir oluşur. Kalıcı mıknatıslar , daha çok taşınabilir
cihazlarda, elektrik gücü kullanımının zor olduğu ya da cihazlarda, elektrik gücü kullanımının zor olduğu ya da
alan kısıtlamasının olduğu durumlarda tercih edilirler.
alan kısıtlamasının olduğu durumlarda tercih edilirler.
Ferromanyetik malzemeler kalıcı mıknatıs olarak Ferromanyetik malzemeler kalıcı mıknatıs olarak
kullanılırlar ve mıknatıslıklarını kolay kolay kaybetmezler.
kullanılırlar ve mıknatıslıklarını kolay kolay kaybetmezler.
Bu tür malzemelerde artık mıknatıslanmanın en büyük Bu tür malzemelerde artık mıknatıslanmanın en büyük olması istenir. Bu da yüksek doyma mıknatıslanması olması istenir. Bu da yüksek doyma mıknatıslanması
demektir.
demektir.
Coercivity Coercivity
Coercivity değeri yüksek olan malzemeler Coercivity değeri yüksek olan malzemeler sert manyetik malzemeler olarak
sert manyetik malzemeler olarak kullanılırlar.
kullanılırlar.
coercivity
coercivity > > 10kA/m=125 Oe 10kA/m=125 Oe
Artık Mıknatıslanma Artık Mıknatıslanma
Histeresis eğrisindeki I eksenini kesen Histeresis eğrisindeki I eksenini kesen
manyetik alan değerleri, manyetik şiddetin manyetik alan değerleri, manyetik şiddetin
(H = 0) sıfıra indirildiği zamanki (H = 0) sıfıra indirildiği zamanki
değerleridir. Bu değerlere malzemenin değerleridir. Bu değerlere malzemenin
artık mıknatıslanması
artık mıknatıslanması denir. denir.
Doyma Mıknatıslanması Doyma Mıknatıslanması
Dışarıdan bir manyetik alan Dışarıdan bir manyetik alan
uygulandığında, örnek içerisindeki uygulandığında, örnek içerisindeki
manyetik bölgelerin düzenlenmesiyle manyetik bölgelerin düzenlenmesiyle malzemenin ulaştığı değere doyma malzemenin ulaştığı değere doyma
mıknatıslanması denir.
mıknatıslanması denir.
Kalıcı manyetiklik , doyma mıknatıslanmasına Kalıcı manyetiklik , doyma mıknatıslanmasına bağlıdır. Bu sebeple kalıcı mıknatıslarda
bağlıdır. Bu sebeple kalıcı mıknatıslarda doyma mıknatıslanması büyük olur.
doyma mıknatıslanması büyük olur.
Kalıcı mıknatıslanmanın yüksek olması için Kalıcı mıknatıslanmanın yüksek olması için
M M R R /Ms değeri 1’e yakın olmalıdır. /Ms değeri 1’e yakın olmalıdır.
Kalıcı manyetiklik değeri doyma Kalıcı manyetiklik değeri doyma
mıknatıslanmasından büyük olamaz.
mıknatıslanmasından büyük olamaz.
Bilinen en büyük doyma mıknatıslanması Bilinen en büyük doyma mıknatıslanması
bazı Co-Fe alaşımlarında görülmüştür.
bazı Co-Fe alaşımlarında görülmüştür.
Ms = 1.95 x 10
Ms = 1.95 x 10 6 6 J/m J/m 3 3
(BH) (BH) max max = 1.19x10 = 1.19x10 6 6 J/m J/m 3 3
(BH) (BH) max max = = μ μ o o M M R R 2 2 /4 /4
Maksimum Enerji Çarpanı Maksimum Enerji Çarpanı
Maksimum enerji çarpanı mıknatısın Maksimum enerji çarpanı mıknatısın yapabileceği maksimum işi gösterir.
yapabileceği maksimum işi gösterir.
Bu parametre histeresis döngüsündeki Bu parametre histeresis döngüsündeki ikinci çeyrek bölgeden elde edilir.
ikinci çeyrek bölgeden elde edilir.
Kalıcı mıknatıslarda hem imalatçılar hem Kalıcı mıknatıslarda hem imalatçılar hem de kullanıcılar açısından en önemli
de kullanıcılar açısından en önemli
parametre enerji çarpanının maksimum parametre enerji çarpanının maksimum
değeridir (BH)
değeridir (BH) max max . .
Genellikle maksimum enerji çarpanı standart olmayan bir Genellikle maksimum enerji çarpanı standart olmayan bir birimle verilir. MegaGauss-Oersted
birimle verilir. MegaGauss-Oersted 1MG Oe = 7.96kJ/m
1MG Oe = 7.96kJ/m
33 Malzeme seçiminde yüksek enerji çarpanı, yüksek Malzeme seçiminde yüksek enerji çarpanı, yüksek coercivity ve yüksek kalıcı manyetiklik değerleri tek coercivity ve yüksek kalıcı manyetiklik değerleri tek
başına yeterli değildir.Uygulamada geometrik şekilde başına yeterli değildir.Uygulamada geometrik şekilde
önem kazanır.
önem kazanır.
Yük çizgisi ve Maksimum enerji Yük çizgisi ve Maksimum enerji
noktası noktası
Yük çizgisi olası en uygun BH Yük çizgisi olası en uygun BH noktasından geçer.
noktasından geçer.
Kısa bir kalıcı mıknatıs kullanılacaksa Kısa bir kalıcı mıknatıs kullanılacaksa (BH)max değerden uzaklaşılır.Coercivity (BH)max değerden uzaklaşılır.Coercivity max. olması istenir.Ancak uzun bir kalıcı max. olması istenir.Ancak uzun bir kalıcı mıknatısla yapılan uygulamada, artık mıknatısla yapılan uygulamada, artık mıknatıslanmaya yakın bir bölgede mıknatıslanmaya yakın bir bölgede çalışılır. Bu durumda artık
çalışılır. Bu durumda artık
mıknatıslanmanın max olması istenir.
mıknatıslanmanın max olması istenir.
Maksimum enerji noktası; Maksimum enerji noktası;
ikinci-çeyrek daire içine çizilebilecek en ikinci-çeyrek daire içine çizilebilecek en büyük alana sahip dikdörtgenin , sürekli büyük alana sahip dikdörtgenin , sürekli bir BH eğrisiyle keşistiği noktaya
bir BH eğrisiyle keşistiği noktaya (BH)max denir.
(BH)max denir.
BH noktası malzemelerin karakterlerinin BH noktası malzemelerin karakterlerinin en verimli kullanıldığı yeri bize
en verimli kullanıldığı yeri bize göstermektedir.
göstermektedir.
Yük çizgisi demanyetizasyon faktörünün gösterdiği Yük çizgisi demanyetizasyon faktörünün gösterdiği olası noktalardır. Bu çizginin eğimi mıknatısın
olası noktalardır. Bu çizginin eğimi mıknatısın şeklinden yada demanyetizasyon faktöründen şeklinden yada demanyetizasyon faktöründen
hesaplanır hesaplanır
Mıknatısın uzunluğunun çapına oranı ; Mıknatısın uzunluğunun çapına oranı ; l:d = N
l:d = N d d
demanyetizasyon faktörü olarak bilinir.
demanyetizasyon faktörü olarak bilinir.
Enerji çarpanı maksimum olduğu zaman maksimum Enerji çarpanı maksimum olduğu zaman maksimum manyetik alan elde ediliyor.
manyetik alan elde ediliyor.
Hdl 0
Amper Yasası;
Hglg – Hmlm = 0 BgAg = HgAg= BmAm
B=H hava boşluğunda; Ag ve Am magnetin ve hava boşluklarının çapraz bölmeleridir.(Cross-sectional areas)