יציבות השדה המגנטי

דיברנו על העובדה שמגנט קבוע הינו בעל יכולת ליצור שדה מגנטי קבוע כתוצאה מהמבנה הפנימי שלו בו החלקיקים מסודרים בכיוון מסויים (אנאיזוטרופי). מהרגע בו מקובעים החלקיקים כתוצאה מתהליך ייצור המגנט ומיגנוטו, הסידור נותר על כנו עד להפעלה של כוח חיצוני העולה על הכוחות שמקבעים את סידור המגנט. שדה מגנטיהאנרגייה שנדרשת לשנות את המגנה המגנטי משתנה מחומר לחומר. ניתן לייצר מגנטים קבועים עם כוח כפייני גבוה ((coercive force – Hc) שייצב את המגנט הקבוע. לכן יציבות של מגנט קבוע הינה פועל יוצא של הכוח הכפייני של המגנט שהוא בפני עצמו פונקצייה של החומר ממנו ייצרו את המגנט הקבוע.

ביטול מגנטיות (דה מיגנוט)

ביטול המגנטיות או דה מיגנוט (כמו גם החלשה של המיגנוט) מתבצע על ידי ביטול היישור של החלקיקים בכיוון המיגנוט וסידורם באופן אקראי. תהליך זה קורה באחד ממספר האופנים הבאים: חימום המגנט מעל לטמפרטורת קירי, השפעה של שדות מגנטיים (מגנט אחר, שדה אלקטרומגנטי) חיצוניים למגנט, מכות פטיש או כל זעזוע מכאני דומה.

זמן

האפקט של הזמן על מגנטים קבועים מודרניים שיוצרו בתהליך מיוצב הינו מינימאלי. מחקרים מראים כי מגנטים קבועים יעברו שינויים לאחר תהליך הייצור באופן זוחל, שקורים כאשר חלקיקים לא מיוצבים מושפעים מכל מיני גורמים ומאבדים את הכיווניות שלהם. מגנטי בעלי כוח כפייני חזק מושפעים פחות מתהליך זה, כמו מגנטי ניאודמיום. השינויים פוחתים ככל שהמן עובר ואי היציבות פוחתת. אנו יודעים שמגנטים חדשים לאחר תהליך הייצור מאבדים חלק מהמגנטיות שלהם בזמן הקרוב לייצור, ועד ל 3% במקרה של אלניקו 5, ומנגד כמעט ואין איבוד במקרה של מגנטי סמריום קובאלט (שהינם מגנטים יציבים יותר). 

טמפרטורה

טמפרטורה (חום) משפיעה על השדה המגנטי בשלושה אופנים שונים:

1.הפסדים חוזרים – עם העלייה בטמפרטורה ישנה ירידה בתכונות המגנטיות (לכל מגנט באופן שונה). הירידה הינה בהתאם למקדם הטמפרטורה של חומר המגנט (Temperature Coefficients Tc), שמוגדרת בתור אחוז לכל מעלה של עלייה בחום. כל ההפסדים האלו הינם זמניים, ולא ניתן למנוע אותם – זוהי פשוט ההתנהגות של מגנט קבוע על ציר החום. כאשר המגנט יחזור לטמפרטורת החדר, הוא יהיה בעל אותם תכונות מגנטיות.

טבלת מקדמי טמפרטורה לBr ו- Hc
חומר Tof Br Tof HC
NdFeB -0.12 -0.6
SmCo -0.04 -0.3
אלניקו -0.02 0.01
קרמיים -0.2 0.3

2.הפסדים לא חוזרים שניתנים למיגנוט מחדש – הפסדים אלו מוגדרים כדה מיגנוט חלקי של המגנט כתוצאה מטמפרטורה גבוהה או נמוכה. ההפסדים ניתנים להשבה רק על ידי מיגנוט מחדש. מדובר על עבודה מחוץ לתחום העבודה המומלץ של המגנט והפסדים אלו לא ישובו לסדרם כאשר המגנט יחזור לטמפרטורת החדר. לכן יש חשיבות רבה לתכנון ולהתאמת המגנט לטמפרטורת העבודה של היישום המגנטי.
3.הפסדים בלתי חוזרים שלא ניתנים למיגנוט מחדש – שינויים מטאלורגיים שקורים בחשיפה של המגנט לחום גבוה. חשיפה של המגנטים מעל לטמפרטורת קירי של החומר ממנו נוצר המגנט שגורת לחלקיקים המגנטיים לאבד את הסדר שלהם. הטבלה הבאה מראה את טמפרטורות קירי וטמפרטורת עבודה מקסימאלית בהתאם לסוג החומר (כללי). לדרגים שונים של חומרים יהיה כמובן נתונים שונים.

טמפרוטרות קירי לחומרים שונים
Material TCurie Tmax*
NdFeB 400 240
SmCo 800 350
אלניקו 860  540
Ferrite 460 300 

חומרים גמישים אינם כלולים בטבלה זו משום שלא יגיעו לחום זה עקב התפרקות הפלסטיק. 

שדות מגנטיים נגדיים

שדות מגנטיים חיצוניים למגנט, נגדיים מבחינת הקוטביות וחזקים – יגרמו להפסדים של כוחות מגנטיים ולדה מיגנוט של המגנט. גם במקרה זה ההפסד תלוי בחומר ובמידת ההתנגדות שלו לדה מיגנוט.

קרינה

השימוש במגנטים, בעיקר מגנטי סמריום קובאלט וניאודימיום באפליצקיות עם קרינה מעלה את שאלת ההשפעה של קרינה על מגנטיות. מגנטי סמריום קובאלט, ובייחוד מגנטי סמריום מסדרה2:17, עמידים בקרינה פי 2 עד 40 ממגנטי ניאודימיום. מגנטי ניאודימיום איבדו במקר שנערך בנושא זה איבדו את המגנטיות שלהם תחת קרינה של  7 x 107 rads,ו 50% בקרינה של  4x 106 rad. ככלל אצבע, באופן כללי מומלץ להשתמש בחומר מגנטי בעל נתוני Hci גבוהים כאשר עובדים בסביבה עם קרינה. 

שוק מיכני, לחץ מיכני והרעדה

לחצים מיכניים המופעלים על מגנט קבוע מכל סוג שהוא עלולים לגרום לדה מיגנוט. כמובן שהרעדה מינורית או מכות חלשות אינן מפריעות למגנטיות. כאשר כוח מיכני יופעל על מגנט קבוע הוא עשוי לגרום לדה מיגנוט. כמובן שמגנטים שעשויים בדרך כלל בתהליך של סינטור אינם עמידים בפני מכות ועלולים להישבר, להיסדק וכיו"ב. מגנטי סמריום קובאלט רגישים במיוחד למכות ולשבירה. כאשר מגנט מאבד חלקים (שבר, אבקה גירוד וכיו"ב) כמובן שהמגנט מאבד מהשדה המגנטי שלו, מגנט קטן יותר יוצר שדה קטן יותר (מאותו חומר).