مدارهای مغناطیسی در دستگاه‌های مختلف الکتریکی و الکترونیکی، از ترانسفورماتورها و سلف‌ها گرفته تا موتورها و ژنراتورها، اساسی هستند. درک ساختارهای رایج مدارهای مغناطیسی برای مهندسان و دانشمندانی که در طراحی، تجزیه و تحلیل و بهینه‌سازی این دستگاه‌ها دخیل هستند، بسیار مهم است. این مقاله، کاوشی عمیق در ساختارهای رایج مدارهای مغناطیسی، از جمله اجزای اساسی، اصول کار و کاربردهای آنها، ارائه می‌دهد. این مقاله مدارهای مغناطیسی ساده، مدارهای مغناطیسی مرکب و برخی از طرح‌های مدارهای مغناطیسی با کاربردهای خاص را پوشش می‌دهد.

۱. مقدمه آهنرباهای نئودیمیوم-آهن-بور (NdFeB) متخلخل، قدرتمندترین آهنرباهای دائمی موجود هستند که کاربردهایی در وسایل نقلیه الکتریکی (EV)، توربین‌های بادی، سیستم‌های هوافضا، تصویربرداری پزشکی (MRI) و لوازم الکترونیکی مصرفی دارند. عملکرد آنها - که با خواص مغناطیسی (پسماند، وادارندگی، محصول انرژی)، پایداری حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی و دوام مکانیکی تعریف می‌شود - تحت تأثیر ترکیب، ریزساختار، فرآیندهای تولید و شرایط محیطی قرار دارد.
این تحلیل، عوامل کلیدی مؤثر بر عملکرد آهنربای NdFeB ، مکانیسم‌های اساسی آنها و استراتژی‌های بهینه‌سازی را برای افزایش قابلیت اطمینان و کارایی در کاربردهای با تقاضای بالا بررسی می‌کند.

آهنرباهای نئودیمیوم-آهن-بورون (NdFeB) تف‌جوشی شده، که به عنوان قوی‌ترین آهنرباهای دائمی در سطح جهان شناخته می‌شوند، در کاربردهای با کارایی بالا مانند وسایل نقلیه الکتریکی، توربین‌های بادی، سیستم‌های هوافضا و دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی ضروری هستند. خواص مغناطیسی استثنایی آنها - از جمله پسماند بالا (Br)، وادارندگی (Hcj) و حداکثر انرژی تولیدی ((BH)max) - ناشی از یک فرآیند تولید پیچیده شامل متالورژی پودر، هم‌ترازی میدان مغناطیسی، تف‌جوشی در خلاء و ماشینکاری دقیق است. با این حال، اطمینان از اینکه این آهنرباها استانداردهای دقیق عملکرد و قابلیت اطمینان را برآورده می‌کنند، نیاز به آزمایش دقیق در ابعاد مختلف دارد. این راهنما موارد آزمایش حیاتی برای آهنرباهای NdFeB تف‌جوشی شده را که به دقت ابعادی، خواص فیزیکی، توصیف مغناطیسی، تجزیه و تحلیل ریزساختاری، دوام محیطی و کیفیت پوشش طبقه‌بندی می‌شوند، با بینش‌هایی در مورد روش‌ها، تجهیزات و استانداردهای صنعتی، به تفصیل شرح می‌دهد.

آهنرباهای نئودیمیوم (NdFeB)، که به دلیل خواص مغناطیسی استثنایی خود مشهور هستند، به طور گسترده در کاربردهای پیشرفته مانند وسایل نقلیه الکتریکی، توربین‌های بادی و تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، حساسیت آنها به خوردگی، به ویژه در محیط‌های مرطوب یا تهاجمی، چالش قابل توجهی را برای عملکرد طولانی مدت آنها ایجاد می‌کند. غیرفعال‌سازی، به عنوان یک تکنیک عملیات سطحی، با تشکیل یک لایه اکسید محافظ روی سطح آهنربا، یک راه حل موثر ارائه می‌دهد. این مقاله تجزیه و تحلیل جامعی از فناوری غیرفعال‌سازی آهنرباهای نئودیمیوم ارائه می‌دهد و اصول، فرآیندها، مزایا، محدودیت‌ها و کاربردهای آن را پوشش می‌دهد.

۱. مقدمه میدان‌های مغناطیسی در دنیای فیزیکی فراگیر هستند و نقش حیاتی در پدیده‌های مختلف از رفتار ذرات بنیادی گرفته تا عملکرد دستگاه‌های الکتریکی در مقیاس بزرگ ایفا می‌کنند. درک نحوه محاسبه میدان‌های مغناطیسی در فیزیک، مهندسی و بسیاری از علوم کاربردی اساسی است. این متن به اصول، فرمول‌ها و روش‌های محاسبه میدان‌های مغناطیسی در سناریوهای مختلف می‌پردازد.

این مقاله به مفاهیم حیاتی دمای کوری و دمای کار آهنرباها می‌پردازد که برای درک رفتار و عملکرد مواد مغناطیسی اساسی هستند. دمای کوری نقطه گذار فاز را نشان می‌دهد که در آن یک ماده فرومغناطیسی خواص مغناطیسی دائمی خود را از دست می‌دهد و پارامغناطیس می‌شود. از سوی دیگر، دمای کار، محدوده‌ای است که یک آهنربا می‌تواند عملکرد مغناطیسی مشخص شده خود را در آن حفظ کند. ما فیزیک پایه، عوامل مؤثر بر این دماها، انواع مختلف آهنرباها و محدوده‌های دمایی مشخصه آنها، تأثیر دما بر خواص مغناطیسی و کاربردهای عملی که در آنها ملاحظات دما بسیار مهم است را بررسی خواهیم کرد. در پایان این مقاله، خوانندگان درک جامعی از چگونگی تأثیر دما بر آهنرباها و نحوه انتخاب و استفاده از آهنرباها بر اساس الزامات دمایی خواهند داشت.

آهنرباهای NdFeB (نئودیمیوم-آهن-بور) به دلیل انرژی مغناطیسی بالا و خواص مغناطیسی عالی، به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، به دلیل ترکیب شیمیایی فعال خود، مستعد خوردگی هستند. برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و افزایش طول عمر آنها، از پوشش‌های سطحی استفاده می‌شود. این مقاله راهنمای جامعی در مورد نحوه انتخاب پوشش مناسب برای آهنرباهای NdFeB، با در نظر گرفتن عواملی مانند محیط کاربرد، هزینه، الزامات عملکرد مغناطیسی و پیچیدگی پردازش ارائه می‌دهد.

منحنی حلقه هیسترزیس یک نمایش گرافیکی اساسی در مطالعه مواد مغناطیسی است. این منحنی بینش‌های مهمی در مورد رفتار مغناطیسی مواد، از جمله ویژگی‌های اتلاف انرژی، پسماند و وادارندگی آنها ارائه می‌دهد. این مقاله با مقدمه‌ای بر مفاهیم اساسی مغناطیس و لزوم درک هیسترزیس آغاز می‌شود. سپس به بررسی دقیق ساختار منحنی حلقه هیسترزیس می‌پردازد و مراحل مختلف درگیر در فرآیندهای مغناطش و مغناطیس‌زدایی را توضیح می‌دهد. مکانیسم‌های فیزیکی زیربنای هیسترزیس، مانند حرکت دیواره دامنه و چرخش گشتاور مغناطیسی، مورد بحث قرار می‌گیرند. این مقاله همچنین عوامل مؤثر بر شکل و اندازه حلقه هیسترزیس، از جمله ترکیب مواد، دما و اندازه دانه را بررسی می‌کند. علاوه بر این، کاربردهای تحلیل حلقه هیسترزیس را در زمینه‌های مختلف، مانند مهندسی برق، ذخیره‌سازی مغناطیسی و پزشکی، بررسی می‌کند. در نهایت، پیشرفت‌های اخیر و جهت‌گیری‌های تحقیقاتی آینده در مطالعه حلقه‌های هیسترزیس ارائه شده است.

این مقاله به مفاهیم پیچیده‌ی جهت‌گیری آهنرباها و جهت مغناطش می‌پردازد. این مقاله با ارائه‌ی درکی بنیادی از میدان‌های مغناطیسی، گشتاورهای مغناطیسی و خواص اساسی آهنرباها آغاز می‌شود. متعاقباً، عوامل مختلفی که بر جهت‌گیری آهنربا تأثیر می‌گذارند، از جمله میدان‌های مغناطیسی خارجی، اشکال هندسی و خواص مواد، را بررسی می‌کند. سپس جهت مغناطش به طور کامل بررسی می‌شود و فرآیندهای مربوط به مغناطش یک ماده، مانند هم‌ترازی حوزه‌های مغناطیسی، و روش‌های مختلف مورد استفاده برای دستیابی به مغناطش، مانند استفاده از سلونوئیدها و میدان‌های آهنربای دائمی، پوشش داده می‌شود. این مقاله همچنین کاربردهای این مفاهیم را در صنایع مختلف، از جمله الکترونیک، پزشکی و انرژی، مورد بحث قرار می‌دهد. در نهایت، برخی از پیشرفت‌های اخیر و چشم‌اندازهای آینده در زمینه‌ی جهت‌گیری و مغناطش آهنربا را ارائه می‌دهد.

چکیده آهنرباهای دائمی نئودیمیوم آهن بور (NdFeB)، که به دلیل خواص مغناطیسی استثنایی خود مشهور هستند، در صنایع پیشرفته مانند وسایل نقلیه الکتریکی، توربین‌های بادی و تصویربرداری پزشکی ضروری هستند. با این حال، حساسیت آنها به خوردگی - که ناشی از ماهیت واکنشی نئودیمیوم و ریزساختار متخلخل NdFeB متخلخل است - چالش‌های قابل توجهی را برای طول عمر و عملکرد ایجاد می‌کند. عملیات فسفاته کردن، یک فرآیند پوشش تبدیلی شیمیایی، به عنوان یک راه حل مقرون به صرفه و همه کاره برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سازگاری سطح ظهور کرده است. این بررسی به طور سیستماتیک اصول، فرآیندها، بهینه‌سازی عملکرد و کاربردهای صنعتی فسفاته کردن آهنرباهای NdFeB را بررسی می‌کند و بینش‌های مکانیکی، داده‌های تجربی و مطالعات موردی از تحقیقات اخیر را ادغام می‌کند.