Магнитное поле постоянных магнитов: Магнитное поле постоянных магнитов — урок. Физика, 8 класс.

Магнитное поле постоянных магнитов — урок. Физика, 8 класс.

Постоянный магнит — изделие из материала, сохраняющего состояние намагниченности в течение длительного времени.

Постоянные магниты являются источниками постоянного магнитного поля.

Полюсами магнита называют его противоположные концы, на которых магнитная сила притяжения или отталкивания наибольшая. По аналогии с географическими, магнитные полюса назвали северный магнитный полюс \(N\) и южный магнитный полюс \(S\).

Обозначения северного магнитного полюса происходит от английского слова North — Север, южного — South, что значит Юг. На рис.\(1\) северный полюс магнита обозначен красным цветов, а южный — синим. Раскрашивать магниты и стрелки могут и в другие цвета.

 

  

Рис. \(1\). Металлические опилки вокруг постоянного магнита

 

Более \(2500\) лет назад в окрестностях города Магнессия минерал, который притягивали железные предметы, назвали магнетитом.

 

Как взаимодействуют магниты?

 

Если учесть, что магнитная стрелка является маленьким постоянным магнитом, то и ориентироваться (поворачиваться) в магнитном поле она будет как постоянный магнит. Поэтому южный полюс одной магнитной стрелки притянется к северному полюсу другой стрелки (рис. \(2\)).

 

  

Рис. \(2\). Магнитные стрелки

 

Точно так же магнитная стрелка будет взаимодействовать и с магнитом.

Если поднести к магнитной стрелке магнит северным полюсом, то к нему притянется южный полюс магнитной стрелки. А если поднести к магнитной стрелке магнит южным полюсом, то притянется северный полюс магнитной стрелки (рис. \(3\)).

 

 

Рис. \(3\). Воздействие постоянного магнита на магнитную стрелку

Таким образом можно доказать, что одноимённые магнитные полюсы отталкиваются, а разноимённые магнитные полюсы притягиваются.

Это правило распространяется и на электромагниты.

 

Почему же взаимодействуют магниты?

Вокруг магнита существует  магнитное поле. Поля двух магнитов взаимодействуют между собой, и это взаимодействие проявляется как притяжение или отталкивание магнитов.

 

Для визуализации магнитного поля постоянного магнита используют железные опилки.

 

На лист прозрачного пластика насыплем железные опилки и разровняем их, встряхнув лист. Затем поместим под листом дугообразный магнит. Железные опилки придут в движение и расположатся вдоль линий магнитного поля магнита (рис. \(4\)).

 

  

Рис. \(4\). Железные опилки на листе прозрачного пластика

 

В физике для исследования магнитного поля с точки зрения математического описания его свойств, выведения закономерностей используется геометрическое понятие «линия». Магнитное поле описывается термином «силовая линия», исходя из экспериментального факта возникновения силы со стороны поля. По причине отсутствия в природе магнитных зарядов силовые линии магнитного поля являются замкнутыми, что определяет название магнитного поля как вихревого (рис. \(1\)).

 

Направление линий магнитного поля изображено на рисунках \(5\) и \(6\) для одноимённых и разноимённых полюсов постоянных магнитов.

 

  

Рис. \(5\). Магнитное поле между одноимёнными полюсами магнитов

 

  

Рис. \(6\). Магнитное поле между разноимёнными полюсами магнитов

Источники:

Рис. 3. Воздействие постоянного магнита на магнитную стрелку. © ЯКласс. Стрелки. https://www.shutterstock.com/ru/image-vector/demonstration-physical-study-identification-electromagnetic-field-1206649513. 2021-08-19

Сила и слабость постоянных магнитов – Энергетика и промышленность России – № 7 (59) июль 2005 года – WWW.EPRUSSIA.RU

Газета “Энергетика и промышленность России” | № 7 (59) июль 2005 года

Поскольку электрический ток (его свойства) – следствие движения электрических зарядов, а последние перемещаются относительно других неподвижных зарядов, возникают различные электрические взаимодействия. Что же следует понимать под «чистым» электрическим током?

Чистым или нейтральным током можно, по всей видимости, назвать ситуацию, когда имеются условно удаленные от других заряды, состоящие из равного количества отрицательно и положительно заряженных частиц, одни из которых двигаются относительно других в преобладающем направлении. Именно взаимное движение зарядов противоположного знака друг относительно друга – и есть нейтральный ток. Другие варианты движения зарядов, допустим, с преобладанием зарядов одного знака, будут в своем роде производными от нейтрального тока и соответственно иметь некоторые особенности электрических взаимодействий.

Во многих ситуациях мы имеем дело далеко не с нейтральными токами, поскольку существуют как неравномерное распределение зарядов по длине проводников с током, так и скачки напряженности электрического поля на некоторых границах проводников (наличие вызывающего ток ЭДС и т. п.). Поэтому для изучения свойств нейтрального тока следует пользоваться либо кольцевым сверхпроводником с током, либо постоянными магнитами, которые в данном случае условно можно рассматривать как систему с кольцевым нейтральным током.

Кольцевые токи магнитов

Рассматривая постоянные магниты, как кольцевые нейтральные токи, можно сделать некоторые общие замечания. Электрический кольцевой ток поддерживается без внешней подпитки достаточно длительное время.

Процесс протекания нейтрального тока не сопровождается тепловыделением или электромагнитными излучениями (просто поддерживается тепловой баланс с окружающей средой и телом постоянного магнита).

Несмотря на то что «магнитные» нейтральные кольцевые токи, будем считать, постоянны по величине, при взаимодействии магнитов между собой возникают ситуации, когда возможны как некоторые переходные процессы, так и взаимное влияние токов друг на друга. Другими словами, возникает явление электрической взаимной индукции.

Взаимная индукция двух контуров с током при наличии магнитной связи достаточно подробно описана в литературе. Известно, что энергия двух контуров с током, обладающих магнитной связью, отличается от суммы собственных энергий токов на величину взаимной энергии двух токов. Распространяя это правило на взаимодействие постоянных магнитов, можно сказать, что энергия системы магнитов отличается от суммарной энергии каждого магнита. Это понятно, поскольку при сближении или удалении магнитов происходит механическая работа.

Но так ли постоянны по величине эквивалентные круговые токи постоянных магнитов? Действительно, они представляют, упрощенно, сумму огромного числа элементарных молекулярных токов. Но в отличие от прочих материальных тел постоянный магнит имеет внешнее и внутреннее магнитное поле, которое «связывает» все элементарные токи, и каждый круговой ток реагирует на колебания остальных, как и они в свою очередь на его колебания. Другими словами, в постоянном магните все элементарные токи представляют как бы единый «организм», что и делает его собственно постоянным магнитом. Если разрушить данный «организм» и каждый элементарный ток начнет независимое «существование», магнитные свойства у данного объекта пропадают.

Вращение – залог эффективности

В группе из трех магнитов средний магнит «модулирует» суммарное магнитное поле всех трех магнитов. Причем максимум плотности смещается в одну сторону, а с противоположной стороны магнитное поле практически отсутствует. При изменении магнитной силы среднего магнита происходит плавное изменение суммарного поля, причем плотность магнитного потока как бы перемещается на другую сторону.

Что в конечном итоге это дает? Поскольку средний магнит можно просто вращать, будет происходить и перемещение максимума плотности суммарного магнитного потока по кругу, равное частоте вращения среднего магнита. Другими словами, один средний магнит может управлять суммарным полем, которое складывается из силы трех магнитов. Причем при вращении среднего магнита не происходит изменения суммарной энергии магнитного поля, т. е. вращение среднего магнита происходит без затрат энергии.

Вращающийся или меняющий свое направление максимум магнитного потока можно использовать в различных устройствах – начиная от простейших вариантов насосов и заканчивая двигателями или генераторами. Все устройства будут отличаться высокой эффективностью и низким энергопотреблением.

Конечно, вращение среднего постоянного магнита – не единственный вариант практического использования группы из трех постоянных магнитов в генераторах или двигателях. Данный средний магнит можно заменить на электромагнит, через обмотку которого пропускают переменный ток различной формы (в зависимости от назначения или конструкции).

Наибольший интерес представляет использование этого эффекта в двух видах двигателей: с линейным возвратно-поступательным движением и вращательных. Момент вращения таких двигателей может достигать значительных величин при относительно небольших рабочих оборотах.

Где можно использовать постоянные магниты?

Одной из особенностей двигателей с активным использованием постоянных магнитов является возможность использования электрического резонанса. Поскольку управляющий электромагнит периодически меняет полярность, т. е. питается переменным током, от частоты которого зависят обороты (в случае вращательного двигателя) в соотношении 1 / К, где К – число полюсов, электромагниты можно включить в состав колебательного контура с емкостью. Соединение электромагнитов может быть последовательное, параллельное или комбинированное, а емкость подбирается по резонансу на рабочей частоте двигателя, при этом среднее значение тока, проходящего через электромагниты, будет большим, а внешняя подпитка по току будет компенсировать в основном активные потери.

Данный режим работы будет наиболее привлекательным с точки зрения экономичности, а двигатель, в котором он используется, будет называться магнитно-резонансный шаговый. Обороты двигателя в этом случае практически не зависят от нагрузки и определяются частотой электрического резонанса, разделенного на число полюсов, несмотря на увеличение потребляемого тока при увеличении нагрузки. С целью повышения рабочих оборотов возможно применение многофазных схем питания электромагнитов двигателей. Среднее ожидаемое снижение потребляемой электрической энергии данными магнитно-резонансными шаговыми двигателями может достигать 60‑75 % по сравнению с обычными электрическими двигателями. Подобные двигатели отличаются большим моментом вращения, достаточно жесткой нагрузочной характеристикой, стабильной частотой вращения, высокой надежностью (якорь не имеет токонесущих элементов), отсутствием подвижных контактов и искрения и т. п., поэтому область их применения будет иметь свои особенности.

Несмотря на это, они могут превосходить по некоторым параметрам как трехфазные асинхронные и синхронные машины, так и коллекторные двигатели постоянного тока. Одно из основных преимуществ – низкое энергопотребление.

Генератор с повышенным КПД

Применение постоянных магнитов эффективно, например, в конструкции электрического генератора с неподвижным ротором. Достоинство подобных генераторов – отсутствие подвижных частей, высокая надежность, экономичность, простота конструкции. Применение магнитных материалов с особыми свойствами позволит получить еще большую экономичность. Среднее сокращение энергозатрат при производстве электроэнергии на генераторах такого типа может достигать 50% и более.

В основе их конструкции лежит принцип модуляции суммарного магнитного поля трех постоянных магнитов средним магнитом, в качестве которого выступает электромагнит. Применение постоянных магнитов позволяет достичь снижения энергетических затрат при генерации электрической энергии.

Магнитная система данного генератора представляет в общем виде «крест в кольце», где одна из перекладин креста представляет собой постоянные магниты, а другая – электромагнит управления, катушка которого может быть разбита на две части или использоваться в виде единой катушки.

Кольцо представляет собой магнитопровод с низкими потерями на вихревые токи, на котором располагаются 4 рабочие обмотки (выходные обмотки), соединение которых осуществляется попарно. Выходное напряжение имеет удвоенную частоту по отношению к частоте тока, питающего электромагнит управления.

Если при работе обычного генератора (с вращающимся ротором) неизменный магнитный поток ротора (постоянные магниты или электромагнит), вращаясь от приводного внешнего двигателя, периодически изменяет магнитный поток в статорных обмотках, то увеличиваются механические затраты со стороны приводного двигателя.

В случае с неподвижным ротором отсутствуют потери на трение и противодействующий вращательный момент приводного двигателя. По сути это особый вид трансформаторного преобразователя с дополнительной подпиткой от магнитного поля постоянных магнитов. В процессе преобразования входного переменного тока происходит удвоение частоты выходного тока. Поскольку магнитное поле постоянных магнитов не меняет своего направления – происходит лишь периодическое перераспределение его по секторам кольца ‑то оно активно работает, вкладывая свой «вклад» в генерацию ЭДС.

Магнитный поток управляющей или первичной обмотки электромагнита меняет знак, т. е. происходит процесс, аналогичный процессу простого трансформатора. КПД трансформаторного преобразования достаточно велик. Другими словами, мы получаем трансформатор-удвоитель частоты с повышенным КПД.

Что в конечном итоге это дает? Получается, что входная мощность как минимум меньше выходной. Превышение выходной мощности над входной происходит за счет энергии постоянных магнитов, которые, в отличие от привычной схемы генерации, неподвижны.

Дополнительные возможности данного генератора можно получить, применив для кольцевого сердечника статора магнитные материалы с особыми свойствами.
К недостаткам устройства можно отнести следующее: удвоение частоты выходного напряжения, некоторую сложность изготовления магнитопроводов и обмоток, необходимость компенсационных обмоток для задания необходимой нагрузочной характеристики. Максимальная мощность определяется в основном энергией применяемых постоянных магнитов, от которых зависят все остальные параметры.

Для создания трехфазного тока можно применить либо 3 подобных преобразователя (питание управляющих обмоток синхронизировано), либо аналогичную конструкцию, изготовленную в трехфазном варианте.

Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов

Если вставить в катушку с током стержень из закаленной стали, то в отличие от железного стержня он не размагничивается после выключения тока, а длительное время сохраняет намагниченность.

Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называют постоянными магнитами или просто магнитами.

Французский ученый Ампер объяснял намагниченность железа и стали электрическими токами, которые циркулируют внутри каждой молекулы этих- веществ. Во времена Ампера о строении атома еще ничего не знали, поэтому природа молекулярных токов оставалась неизвестной. Теперь же мы знаем, что в каждом атоме имеются отрицательно заряженные частицы—электроны, которые при своем движении создают магнитные поля, они и вызывают намагниченность железа и. стали.

Магниты могут иметь самую разнообразную форму. На рисунке 290 изображены дугообразный и полосовой магниты.

Те места магнита, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнита (рис. 291). У всякого магнита, как и у известной нам магнитной стрелки, обязательно есть два полюса; северный (N) и южный (S).

Поднося магнит к предметам, изготовленным из различных материалов, можно установить, что магнитом притягиваются очень немногие из них. Хорошо притягиваются магнитом чугун, сталь, железо и некоторые сплавы, значительно слабее — никель и кобальт.

В природе встречаются естественные магниты (рис. 292) — железная руда (так называемый магнитный железняк). Богатые залежи магнитного железняка есть у нас на Урале, на Украине, в Карельской АССР, Курской области и во многих других местах.

Железо, сталь, никель, кобальт и некоторые другие сплавы в присутствии магнитного железняка приобретают магнитные свойства. Магнитный железняк позволил людям впервые ознакомиться с магнитными свойствами тел.

Если магнитную стрелку приблизит к другой такой же стрелке, то они повернутся и установятся друг против друга противоположными полюсами (рис. 293). Так же взаимодействует стрелка и с любым магнитом. Поднося к полюсам магнитной стрелки магнит, можно заметить, что северный полюс стрелки отталкивается от северного полюса магнита и притягивается к южному полюсу. Южный же полюс стрелки отталкивается от южного полюса магнита и притягивается северным полюсом.

На основании описанных опытов можно сделать следующее заключение; разноименные магнитные полюсы притягиваются, одноименные отталкиваются.

Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг всякого магнита имеется магнитное поле. Магнитное поле одного магнита действует на другой магнит, и, наоборот, магнитное поле второго магнита действует на первый магнит.

С помощью железных опилок можно получить представление о магнитном поле постоянных магнитов. Рисунок 294 дает представление о магнитном поле полосового магнита. Как магнитные линии магнитного поля тока, так и магнитные линии магнитного поля магнита — замкнутые линии. Вне магнита магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.

На рисунке 295, а показаны магнитные линии магнитного поля двух магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, а на рисунке 295, б — двух магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами. На рисунке 296 представлены магнитные линии магнитного поля дугообразного магнита.

Все эти картины легко получить на опыте.

Вопросы. 1. В чем различие в намагничивании с помощью тока куска железа и куска стали? 2, Какие тела называют постоянными магнитами? 3. Как Ампер объяснял намагничивание железа? 4. Как можно теперь объяснить молекулярные токи Ампера? 5. Что называют магнитными полюсами магнита? 6. Какие из известных вам веществ притягиваются магнитом? 7. Как взаимодействуют между собой полюсы магнитов? 8. Как с помощью магнитной стрелки можно определить полюсы у намагниченного стального стержня? 9. Как можно получить представление о магнитном поле магнита? 10. Что представляют собой магнитные линии магнитного поля магнита?

Часто задаваемые вопросы о постоянных магнитах

Какой тип магнита нужен для остановки счетчиков?

Для остановки счетчиков используют неодимовые магниты (но это противозаконно, и мы не рекомендуем этим заниматься).

Какие магниты используют для улавливания металла и ферропримесей?

Для улавливания железных предметов ( от 5 мм до 300 мм ) достаточно использовать магнитный сепаратор на ферритах.
Для очистки материалов от мелких включений (менее 3 мм) рекомендуем использовать неодимовый магнит.
Самариевые магниты же используются для улавливания включений (менее 3 мм) при повышенных температурах материала (от 130 ºС и больше).
Альнико магниты и гибкие магниты (магнитный винил) вообще не предназначены для этих целей.

Как определить полюса магнитов?

Визуально определить полюс магнита невозможно.
Есть несколько простых методов, которые могут быть использованы для определения северного и южного полюсов магнитов.
Самый простой способ заключается в использовании другого магнита, в котором уже выделен один из полюсов (например Северный.
Северный полюс отмеченного магнита будет притягиваться к Южному полюсу тестируемого магнита. Если северный полюс отталкивается от тестируемого магнита, значит тестируемый магнит повернут к отмеченному магниту также Северным полюсом.
Если у вас есть под рукой компас, то стрелка компаса, которая  указывает на север Земли,  будет притягиваться к южному полюсу магнита.
Использовать тесламетр.
Если поднести щуп тесламетра к магниту, то на циферблате прибора появиться буква N или S . Буква N указывает, что вы измеряете Северный полюс магнита.
По требованию заказчика мы маркируем магниты синей (Северный ) и красной (Южный полюс) точкой.

Какой полюс магнита сильнее?

По теории — при идеальном намагничивании и при идеальном магните оба полюса имеют одинаковую силу.
Но это только в теории. За свою практику мы провели измерения тысячи разных магнитов. Всегда один полюс был на несколько процентов сильнее другого. Иногда это был Северный полюс, иногда  — Южный.

Какой самый сильный тип магнита?

Неодимовый магнит, а точнее неодим-железо-бор магниты (Nd-FeB) являются самыми сильными постоянными магнитами в мире.

Как заблокировать распространение магнитного поля магнита?

Магнитное поле магнита нельзя заблокировать. Его можно только перенаправить. Для этого используют материалы, которые являются ферромагнетиками (притягиваются к магниту) — железо, сталь (в которой содержится железо), кобальт и никель.
Например, если магниты доставляются авиатранспортом, то тару (упаковку, или ящики)  дополнительно обкладывают листовой жестью (ферромагнитным материалом). Жесть шунтирует магнитной поле — т. е. проводит через себя магнитное поле, при этом не позволяет магнитному полю распространяться.
Чем сильнее магнит — тем большей толщины нужны шунтирующие материалы.

Можно ли разрезать, распилить, расколоть магнит на два полюса?

Разрезать-то магнит пополам  можно… Но при этом обе половинки магнитов «перемагнитятся» и образуют на себе по два полюса. Так можно магнит резать, измельчать аж до мельчайших частиц — но получить магнит с одним полюсом не удасться.

Существуют ли магниты с одним полюсом?

В магнита есть всегда только парное количество полюсов — Север и Юг (С и Ю) или North и South  (N и S).
По крайней мере, такова современная точка зрения науки и техники.
Не бывает магнитов только с одним полюсом. Всегда пара !
В магнита может быть один, два, три и т.д. полюса N.  Но всегда ж столько будет и полюсов S.

Если два магнита склеить, то характеристики клееного блока будут такие же как одного цельного магнита?

Да, система с двух (или более) магнитов будет вести себя почти так же, как один цельный магнит такого же размера.
Например, сила на отрыв клееных трех неодимовых магнитов D45x15мм в один блок (размером D45х45мм)  всего лишь на 1,1-1,5 % меньше от силы на отрыв цельного неодимового магнита, размером D45х45мм.
Сила притяжения металлической (ст. 3) пластины 100x100x15мм  тремя клееными NdFeB магнитами D45x15мм в один блок (размером D45х45мм) на расстоянии 15 мм  всего лишь на 0,8-1,1 % меньше от силы притяжения цельного NdFeB магнита, размером D45х45мм при таких же условиях.
Боле подробно об этом читайте в моей статье «Сравниваем магнитные характеристики цельного магнита и клееного магнитного блока»

Как влияет толщина магнита на его магнитные характеристики?

Магниты разной толщины (h) при одинаковых размерах полюса имеют различные магнитные характеристики.
Если сравнивать одинаковые по ширине и длине NdFeB магниты, но отличающие только по толщине, то разница в магнитных характеристиках будет следующей:

Сила на отрыв:
— для магнита с толщиной 1h — 100%
— для магнита с толщиной 2h — в приделах 145-150%
— для магнита с толщиной 3h — в приделах 165-170%

Сила притяжения магнита на расстоянии h:
— для магнита с толщиной 1h — 100%
— для магнита с толщиной 2h — в приделах 195 — 198%
— для магнита с толщиной 3h — в приделах 248-255%

Как видно из предоставленных данных, наращивание толщины магниты желательно для увеличения силы притяжения магнита (магнитной системы).
Боле подробно об этом читайте в моей статье «Как влияет толщина магнита на его магнитные характеристики»

Особенности нагрева немагнитных изделий прямоугольного сечения во вращающемся поле постоянных магнитов

Том 325 № 2 (2014): Математика, физика и механика

Актуальность работы обусловлена тем, что в настоящее время в области создания новых энергосберегающих электротехнологий для задач нагрева изделий из цветных металлов особое внимание уделяется установкам индукционного нагрева в поперечном магнитном поле, при этом не охваченной методом нагрева в поперечном магнитном поле оказалась большая номенклатура изделий, имеющих прямоугольное поперечное сечение, выполненных из цветных металлов. В настоящее время такие изделия нагреваются в установках индукционного нагрева в продольном переменном магнитном поле, имеющих электрический КПД, не превышающий 0,5. Привлекательностью нагрева таких изделий в поперечном вращающемся магнитном поле постоянных магнитов является его потенциальная возможность в достижении электрического КПД, равного 0,75-0,85. В представленной статье рассматриваются проведенные исследования нагрева алюминиевых изделий прямоугольного поперечного сечения до температуры 550 °С. Цель исследования: разработка численной модели на базе программного комплекса ANSYS для расчета электромагнитных параметров системы “индуктор-загрузка” и температурного поля в нагреваемой заготовке; выполнение расчетов распределения параметров электромагнитного и температурного поля в нагреваемой заготовке. Методы исследования: Основным инструментом научного исследования является программный комплекс ANSYS, позволяющий моделировать различные пространственные физические системы, поведение которых может быть описано дифференциальными уравнениями. За основу принят метод конечных элементов, позволяющий непрерывную область задачи, имеющую бесконечное число степеней свободы, разбить на конечное, хотя и достаточно большое, число областей, в которых параметры постоянны. В узлах системы сосредотачиваются физические свойства и внешние воздействия. Результаты: Созданная модель позволила рассчитать связанную электромагнитную и тепловую задачу нагрева немагнитного изделия прямоугольного поперечного сечения во вращающемся магнитном поле постоянных магнитов. В статье представлены полученные зависимости максимальных температурных перепадов, получаемых в поперечном сечении прямоугольных изделий, выполненных из алюминия. Зависимости представлены, как функции скорости вращения системы постоянных магнитов, создающих поперечное магнитное поле, числа пар полюсов магнитов и зазора между нагреваемым изделием и магнитами.

Ключевые слова:

индукционный нагрев, постоянные магниты, температурные поля, температурные перепады, магнитные поля, скорость, вращения, переменные поля, теплообмен, граничные условия

Авторы:

Роман Александрович Бикеев

Владислав Алексеевич Промзелев

Алексей Валерьевич Бланк

Андрей Эдуардович Морев

Скачать bulletin_tpu-2014-325-2-19. pdf

Исследование энергетических параметров систем индукционного нагрева с магнитами

Перевод названия: Research of energy parameters of induction heating systems with magnets

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2014

Ключевые слова: permanent magnets, magnetic field of the rotating permanent magnets, the induction system with the permanent magnets, induction heating with permanent magnets, the active power in the workpiece, numerical simulation, the speed of rotation of the magnetic field, Magnetization vector, постоянные магниты, магнитное поле вращающихся постоянных магнитов, индукционная система с постоянными магнитами, индукционный нагрев с постоянными магнитами, активная мощность в заготовке, численное моделирование, скорость вращения магнитного поля, вектора намагниченности

Аннотация: Для исследования энергетических параметров индукционной системы с постоянными магнитами, была разработана модель позволяющая решать электромагнитную задачу. Модель позволила рассчитать распределение параметров электромагнитного поля (векторов напряженности электрического и магнитного полей, а также плотности тока) в системе «индуктор-нагреваемая цилиндрическая заготовка». На основе полученного распределения характеристик электромагнитного поля была определена интегральная активная мощность, выделяющаяся в заготовке. Представлены зависимости активной мощности, выделяемой в нагреваемой цилиндрической алюминиевой заготовке, как функции скорости вращения, числа пар полюсов системы постоянных магнитов, отношения углового размера зазора между магнитами к их угловому размеру. Установлена зависимость активной мощности в заготовке от величины зазора между нею и магнитами. С увеличением скорости вращения магнитной системы вокруг заготовки, а также с увеличением количества пар полюсов в магнитной системе происходит значительное возрастание интегральной активной мощности, выделяющейся в заготовке. Кроме этого, изменение направления вектора намагниченности постоянных магнитов от радиального до тангенциального также приводит к возрастанию активной мощности в заготовке, однако это возрастание не столь значительно. To study the energy parameters of the induction system with permanent magnets, was developed a model which allows to solve electromagnetic problems. The model has allowed calculating the distribution of electromagnetic field parameters (vectors of the electric and magnetic fields strength, as well as current density) in system “inductor – heated cylindrical billet.” Based on this distribution of the characteristics of the electromagnetic field, has been defined integral active power released in the workpiece. There are presented dependences of the active power released in a heated cylindrical aluminum billet as a function of the rotational speed, of number of pole pairs of permanent magnets, of the ratio of the angular size of the gap between the magnets to their angular size. There have been found dependence of the active power in the workpiece on thickness of the gap between it and the magnets. With increasing speed of the magnet system rotation around the workpiece, and also with increasing number of pole pairs in the magnetic system, there is a significant increase in integral active power released in the workpiece. Furthermore, changing the direction of the magnetization vector of the permanent magnets from radial to the tangential leads to increase of active power in the workpiece, but this increase is not so significant.

Ссылки на полный текст

ПОСТОЯННЫЙ МАГНИТ – РЕКОРДСМЕН | Наука и жизнь

Постоянный магнит с индукцией поля 5 тесла умещается на ладони.

‹

›

В статье “Магниты станут компактнее” (см. “Наука и жизнь” № 12, 2001 г.) журнал рассказал о рекордном значении магнитного поля, достигнутом в японском Национальном институте радиологических исследований: 4,45 тесла при охлаждении до -25^оС (при комнатной температуре – 3,9 тесла). Это значение было перекрыто французскими физиками. Как сообщает журнал “ЦЕРН курьер” (апрель, 2002) они создали постоянный магнит, на котором достигнут новый мировой рекорд плотности магнитного потока – 5 тесла при комнатной температуре (примерно в 100 тысяч раз больше поля Земли). Магнит уже нашел применение в европейском источнике синхротронного излучения ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), расположенном в Гренобле.

Магнит разработал аспирант Фредерик Блоч (Frederic Bloch) на основе пионерских идей Клауса Халбэча (Klaus Halbach) из Беркли. В 1985 году Халбэч изобрел конфигурацию постоянных магнитов, в которой магнитный поток концентрируется на одной стороне набора магнитных элементов, расположенных в определенном порядке, и уменьшается на другой. Его идеи были использованы разработчиками новых систем магнитной подвески вагонов монорельсового транспорта и применены в ускорителях заряженных частиц.

Устройство Фредерика Блоча представляет сферу диаметром 120 мм, набранную из редкоземельных постоянных магнитов. Пространство с магнитным полем, пригодное для использования, имеет регулируемый зазор размером до 6 мм. Максимальное поле магнита – 5 тесла – было измерено в канале диаметром 0,15 мм.

Впервые устройство применили в эксперименте ESRF по магнитным измерениям на тонких пленках. Компактный размер магнита позволил установить новое устройство на канал источника синхротронного излучения ESRF, в котором прежде использовались электромагниты с максимальным значением индукции магнитного поля 2,5 тесла.

Компактные постоянные магниты найдут применение, прежде всего, в циклотронах малой энергии технического (производство радиоизотопов, ионная имплантация) и медицинского назначения: ускоритель адронов для терапии рака станет в два с лишним раза меньше существующих. Команда специалистов уже приступила к работе над циклотроном с постоянными магнитами. Возможное применение они могут найти и на адронных коллайдерах высоких энергий с пучками небольшой интенсивности.

постоянных магнитов | Магнетизм и электромагнетизм

Столетия назад было обнаружено, что некоторые виды минеральных пород обладают необычными свойствами притяжения к металлическому железу. Один конкретный минерал, названный магнетит или магнетит , упоминается в очень старых исторических записях (около 2500 лет назад в Европе и намного раньше на Дальнем Востоке) как предмет любопытства.

Позже его использовали для помощи в навигации, так как было обнаружено, что кусок этой необычной скалы будет иметь тенденцию ориентироваться в направлении север-юг, если его оставить свободно вращаться (подвешенный на веревке или на поплавке в воде). ).

Научное исследование, проведенное в 1269 году Петром Перегрином, показало, что сталь могла быть аналогичным образом «заряжена» этим необычным свойством после того, как ее потерли об один из «полюсов» магнитного камня.

В отличие от электрических зарядов (таких, которые наблюдаются при трении янтаря о ткань), магнитные объекты обладают двумя полюсами противоположного действия, обозначаемыми «север» и «юг» после их самоориентации по отношению к Земле. Как обнаружил Перегрин, невозможно изолировать один из этих полюсов, разрезав кусок магнита пополам: каждый полученный кусок обладал своей собственной парой полюсов:

Подобно электрическим зарядам, можно было найти только два типа полюсов: северный и южный (по аналогии положительный и отрицательный).Как и в случае с электрическими зарядами, одни и те же полюса отталкиваются друг от друга, а противоположные – притягиваются. Эта сила, как и сила, вызванная статическим электричеством, незримо распространялась по пространству и могла даже проходить через такие предметы, как бумага и дерево, практически не влияя на силу.

Философ-ученый Рене Декарт заметил, что это невидимое «поле» можно было нанести на карту, поместив магнит под плоский кусок ткани или дерева и посыпав сверху железными опилками. Опилки выровняются с магнитным полем, «отображая» его форму.Результат показывает, как поле непрерывно продолжается от одного полюса магнита к другому:

Как и в случае любого поля (электрического, магнитного, гравитационного), общая величина или влияние поля называется потоком , в то время как «толчок», вызывающий образование потока в пространстве, называется сила . Майкл Фарадей ввел термин «трубка» для обозначения струны магнитного потока в космосе (термин «линия» сейчас используется чаще).Действительно, измерение потока магнитного поля часто определяется количеством силовых линий, хотя сомнительно, что такие поля существуют в отдельных дискретных линиях постоянного значения.

Современные теории магнетизма утверждают, что магнитное поле создается движущимся электрическим зарядом, и поэтому предполагается, что магнитное поле так называемых «постоянных» магнитов, таких как магнитный камень, является результатом наличия электронов в атомах железа. вращаются равномерно в одном направлении.

Независимо от того, подвержены ли электроны в атомах материала такому виду равномерного вращения, диктуется атомной структурой материала (подобно тому, как электрическая проводимость определяется связью электронов в атомах материала). Таким образом, только определенные типы веществ вступают в реакцию с магнитными полями, и еще меньше из них обладают способностью постоянно поддерживать магнитное поле.

Железо – одно из тех веществ, которые легко намагничиваются. Если кусок железа поднести к постоянному магниту, электроны внутри атомов в железе ориентируют свои спины в соответствии с силой магнитного поля, создаваемой постоянным магнитом, и железо становится «намагниченным».«Утюг будет намагничиваться таким образом, чтобы включить линии магнитного потока в его форму, которая притягивает его к постоянному магниту, независимо от того, какой полюс постоянного магнита поднесен к утюгу:

Ранее немагниченное железо намагничивается по мере приближения к постоянному магниту. Независимо от того, какой полюс постоянного магнита направлен к утюгу, железо будет намагничиваться таким образом, чтобы притягиваться к магниту:

Ссылаясь на естественные магнитные свойства железа (лат. «Феррум»), ферромагнитный материал – это материал, который легко намагничивается (составляющие его атомы легко ориентируют свои электронные спины в соответствии с силой внешнего магнитного поля).Все материалы в той или иной степени являются магнитными, а те, которые не считаются ферромагнитными (легко намагничиваются), классифицируются как парамагнитные (слабомагнитные) или диамагнитные (как правило, исключают магнитные поля). Из двух диамагнетиков самые странные. В присутствии внешнего магнитного поля они фактически слегка намагничиваются в противоположном направлении, чтобы оттолкнуть внешнее поле!

Если ферромагнитный материал имеет тенденцию сохранять свою намагниченность после удаления внешнего поля, говорят, что он имеет хорошую удерживающую способность . Это, конечно, необходимое качество для постоянного магнита.

ОБЗОР:

• Lodestone (также называемый Магнетит ) – это природный «постоянный» магнитный минерал. Под «постоянным» подразумевается, что материал поддерживает магнитное поле без внешней помощи. Характеристика любого магнитного материала для этого называется удерживающей способностью .
• Ферромагнетики легко намагничиваются.
• Парамагнитные материалы намагничиваются труднее.
• Диамагнитные материалы на самом деле имеют тенденцию отражать внешние магнитные поля за счет намагничивания в противоположном направлении.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Магнитное поле постоянного магнита

Видео: Магнитное поле постоянного магнита

Введение

Стержневой магнит называется диполем , потому что у него два полюса (обычно обозначаются северным и южным). Разрыв магнита на две части не дает двух изолированных полюсов; у каждого фрагмента еще есть два полюса. Точно так же два магнита вместе показывают только два полюса. Поскольку, насколько нам известно, магнитных монополей не существует, диполь является простейшим источником магнитного поля.

Дипольное поле не ограничивается стержневыми магнитами, поскольку электрический ток, протекающий в петле, также создает эту общую картину магнитного поля.

Магнитное поле, B _ось (измеренное в теслах) идеального диполя, измеренное вдоль его оси, составляет

, где µ ₀ – постоянная проницаемости (4π 10 ^–7 Тл м / А), d – расстояние от центра диполя в метрах, а µ – магнитный момент.Магнитный момент µ измеряет силу магнита, так же как электрический заряд измеряет силу источника электрического поля. Обратите внимание, что зависимость этой функции от расстояния является функцией обратного куба, которая отличается от зависимости обратного квадрата, которую вы, возможно, изучали для других ситуаций.

В этом эксперименте вы исследуете, как магнитное поле небольшого мощного магнита изменяется с расстоянием, измеренным вдоль оси магнита. Датчик магнитного поля будет использоваться для измерения величины поля.

Простые лабораторные магниты приблизительно представляют собой диполи, хотя магниты сложной формы будут демонстрировать более сложные поля. Сравнивая свои полевые данные с полем идеального диполя, вы можете увидеть, действительно ли ваш магнит очень близок к диполю по своему поведению. Если это почти диполь, вы также можете измерить его магнитный момент.

Объективы

• Используйте датчик магнитного поля для измерения поля небольшого магнита.
• Сравните зависимость магнитного поля от расстояния с моделью магнитного диполя.
• Определите магнитный момент магнита.

Датчики и оборудование

В этом эксперименте используются следующие датчики и оборудование. Может потребоваться дополнительное оборудование.

Руководство по проектированию постоянных магнитов

| Рекомендации по проектированию магнитов

Рекомендации по проектированию, проектированию и производству магнитов

1.0 Введение

Магниты являются важной частью нашей повседневной жизни, выступая в качестве основных компонентов во всем: от электродвигателей, громкоговорителей, компьютеров, проигрывателей компакт-дисков, микроволновых печей и семейного автомобиля до контрольно-измерительных приборов, производственного оборудования и исследований.Их вклад часто упускается из виду, потому что они встроены в устройства и обычно находятся вне поля зрения.

Магниты действуют как преобразователи, преобразуя энергию из одной формы в другую без какой-либо постоянной потери собственной энергии. Общие категории функций постоянного магнита:

1. От механического к механическому – притяжение и отталкивание. Примеры применений, в которых это используется, – магнитные сепараторы, удерживающие устройства, магнитные приводы крутящего момента и магнитные подшипники.
2. Механическое в электрическое – преобразование движения в электрическую энергию. Примеры приложений – генераторы, магнето и микрофоны.
3. От электрического к механическому – преобразование электрической энергии в движение. Примеры приложений: двигатели, счетчики, реле, исполнительные механизмы, громкоговорители и устройство отклонения заряженных частиц, лампы бегущей волны, ионные насосы и циклотроны.
4. Mechanical to Heat – преобразование движения в тепловую энергию.Примером применения являются вихретоковые нагреватели.
5. Специальные эффекты – например, сопротивление магнето, устройства на эффекте Холла и магнитный резонанс.

В следующих разделах дается краткое представление о конструкции и применении технических постоянных магнитов. Команда дизайнеров и инженеров Integrated Magnetics будет рада помочь вам в дальнейшем в ваших приложениях, связаться с нами или отправить нам запрос ценового предложения и сообщить, чем мы можем помочь.

2.0 Современные магнитные материалы

Существует четыре класса современных выпускаемых на рынок магнитов, каждый в зависимости от состава материала. В каждом классе есть группа марок со своими магнитными свойствами. Вот эти общие классы:

1. Неодим Железо Бор
2. Самарий Кобальт
3. Керамика
4. Алнико

NdFeB и SmCo вместе известны как редкоземельные магниты, потому что оба они состоят из материалов из группы редкоземельных элементов.

• Неодим Железо Бор (общий состав Nd ₂ Fe ₁₄ B, часто сокращенно NdFeB) является самым последним коммерческим дополнением к семейству современных магнитных материалов. При комнатных температурах магниты NdFeB демонстрируют лучшие свойства из всех магнитных материалов.
• Самарий Кобальт производится в двух составах: Sm ₁ Co ₅ и Sm ₂ Co ₁₇ – часто называемые типами SmCo 1: 5 или SmCo 2:17. Типы 2:17 с более высокими значениями H _ci обладают большей внутренней стабильностью, чем типы 1: 5.
• Феррит, также известный как керамические магниты (общий состав BaFe ₂ O ₃ или SrFe ₂ O ₃ ), продается с 1950-х годов и продолжает широко использоваться сегодня из-за их низкой стоимости. Особой формой ферритового магнита является «гибкий» материал, полученный путем связывания ферритового порошка в гибкую связку.
• Магниты Alnico (общий состав Al-Ni-Co) были коммерциализированы в 1930-х годах и широко используются до сих пор.

Эти материалы обладают целым рядом свойств, которые подходят для самых разных областей применения. Нижеследующее предназначено для того, чтобы дать широкий, но практический обзор факторов, которые необходимо учитывать при выборе подходящего материала, марки, формы и размера магнита для конкретного применения. В таблице ниже показаны типичные значения основных характеристик для выбранных марок различных материалов для сравнения. Эти значения будут подробно обсуждаться в следующих разделах. (верх)

Таблица 2.1. Сравнение материалов магнитов

Материал	Марка	Br	Hc	Hci	BHmax	Tмакс (° C) *
NdFeB	39H	12 800	12 300	21 000	40	150
SmCo	26	10 500	9 200	10 000	26	300
NdFeB	B10N	6 800	5,780	10 300	10	150
Алнико	5	12 500	640	640	5.5	540
Феррит	8	3 900	3 200	3 250	3,5	300
Гибкий	1	1,600	1,370	1,380	0,6	100

* T _max (максимальная практическая рабочая температура) _{только для справки. Максимальная практическая рабочая температура любого магнита зависит от схемы, в которой он работает.}

3,0 Единицы измерения

Распространены три системы единиц измерения: система СИ (сантиметр, грамм, секунда), система СИ (метр, килограмм, секунда) и английская (дюйм, фунт, секунда). Здесь мы использовали систему cgs для магнитных единиц, если не указано иное. (верх)

Таблица 3.1 Единицы измерения Системы

Блок	Символ	cgs Система	Система SI	Английская система
Флюс	Φ	Максвелл	Вебер	Максвелл
Плотность потока	B	гаусс	тесла	линий / дюйм 2
Магнитодвижущая сила	F	гилберт	ампер-виток	ампер-виток
Сила намагничивания	H	эрстед	ампер-виток / м	ампер-виток / дюйм
Длина	л	см	м	в
Проницаемость вакуума	µ v	1	0. 4π x 10 -6	3,192

Таблица 3.2 Коэффициенты пересчета

Умножить	По	Для получения
дюймов	2,54	см
линий / дюйм 2	0.155	гаусс
линий / дюйм 2	1,55 x 10 -5	тесла
гаусс	6,45	линий / дюйм 2
гаусс	0 -4	тесла
гильберта	0.79577	ампер витков
эрстед	79,577	ампер-виток / м
ампер-витков	0,4π	гильберт
ампер-витков / дюйм	0,495	эрстед
ампер-витков / дюйм	39. 37	ампер-виток / м
мега гаусс эрстед	7.	кДж / м 3

Щелкните здесь, чтобы просмотреть интерактивную версию этой таблицы преобразования.

4.0 Рекомендации по проектированию

Основные проблемы конструкции постоянных магнитов вращаются вокруг оценки распределения магнитного потока в магнитной цепи, которая может включать постоянные магниты, воздушные зазоры, проводящие элементы с высокой проницаемостью и электрические токи.Точные решения для магнитных полей требуют сложного анализа многих факторов, хотя приближенные решения возможны на основе некоторых упрощающих предположений. Получение оптимальной конструкции магнита часто требует опыта и компромиссов. (верх)

4.1 Анализ методом конечных элементов

Программы моделирования

Finite Element Analysis (FEA) используются для анализа магнитных проблем с целью нахождения более точных решений, которые затем могут быть протестированы и адаптированы к прототипу магнитной структуры. Используя модели FEA, можно рассчитать плотности потока, крутящие моменты и силы. Результаты могут быть выведены в различных формах, включая графики векторных магнитных потенциалов, карты плотности потока и графики пути потока. Команда разработчиков и инженеров Integrated Magnetics имеет обширный опыт работы со многими типами магнитных конструкций и может помочь в разработке и исполнении моделей FEA. Чтобы узнать больше, посетите нашу страницу анализа методом конечных элементов. (верх)

4.2 Кривая B-H

Основой конструкции магнита является кривая B-H или петля гистерезиса, которая характеризует каждый материал магнита.Эта кривая описывает циклическую смену магнита в замкнутой цепи, когда он доводится до насыщения, размагничивается, насыщается в противоположном направлении, а затем снова размагничивается под действием внешнего магнитного поля.

Второй квадрант кривой B-H, обычно называемый «кривой размагничивания», описывает условия, при которых постоянные магниты используются на практике. Постоянный магнит будет иметь уникальную статическую рабочую точку, если размеры воздушного зазора фиксированы и если любые соседние поля поддерживаются постоянными.В противном случае рабочая точка будет перемещаться по кривой размагничивания, способ которой должен быть учтен при проектировании устройства.

Три наиболее важных характеристики кривой BH – это точки, в которых она пересекает оси B и H (при B _r – остаточная индукция – и H _c – коэрцитивная сила – соответственно), и точка при где произведение B и H является максимальным (BH _max – максимальное энергетическое произведение). _{B r представляет собой максимальный магнитный поток, который магнит может создать в условиях замкнутой цепи.В реальной полезной работе постоянные магниты могут только приблизиться к этой точке. H c представляет собой точку, в которой магнит размагничивается под действием приложенного извне магнитного поля. BH max представляет собой точку, в которой произведение B и H на плотность энергии магнитного поля в воздушном зазоре, окружающем магнит, является максимальным. Чем выше это произведение, тем меньше должен быть объем магнита. При проектировании следует также учитывать изменение кривой B-H в зависимости от температуры.Этот эффект более подробно рассматривается в разделе «Стабильность постоянного магнита». (верх)}

При построении кривой B-H значение B получается путем измерения общего потока в магните (φ) и последующего деления его на площадь полюса магнита (A) для получения плотности потока (B = φ / A). Общий поток складывается из потока, создаваемого в магните намагничивающим полем (H), и внутренней способности материала магнита создавать больший поток из-за ориентации доменов.Таким образом, магнитная индукция магнита состоит из двух компонентов, одна из которых равна приложенной H, а другая создается внутренней способностью ферромагнитных материалов создавать магнитный поток. Собственная магнитная индукция обозначается символом B _i , где общий поток B = H + B _i , или, B _i = B – H. В нормальных рабочих условиях внешнее намагничивающее поле отсутствует, и магнит работает во втором квадранте, где H имеет отрицательное значение. Хотя это строго отрицательное число, H обычно называют положительным числом, и поэтому в обычной практике B _i = B + H.Можно построить как внутреннюю, так и нормальную кривую B-H. Точка, в которой собственная кривая пересекает ось H, представляет собой внутреннюю коэрцитивную силу и обозначается символом H _{c i} . Высокие значения H _{c i} являются показателем стабильности материала магнита. Нормальная кривая может быть получена из внутренней кривой и наоборот. На практике, если магнит работает в статическом режиме без внешних полей, нормальной кривой будет достаточно для целей проектирования.При наличии внешних полей нормальная и внутренняя кривые используются для определения изменений внутренних свойств материала. (верх)

4.3 Расчет магнита

При отсутствии возбуждения катушки длину магнита и площадь полюса можно определить по следующим уравнениям:

Уравнение 1
и

Уравнение 2
где:

• B _м = плотность потока в рабочей точке ,
• H _м = сила намагничивания в рабочей точке ,
• A _г = площадь воздушного зазора ,
• L _г = длина воздушного зазора ,
• B _г = плотность потока зазора ,
• A _м = площадь полюса магнита ,
• L _м = длина магнита .

Комбинируя два уравнения, коэффициент проницаемости P _c можно определить следующим образом:

Уравнение 3

Строго,

, где µ – проницаемость среды, а k – коэффициент, учитывающий утечку и сопротивление, которые зависят от геометрии и состава магнитной цепи.

(коэффициент внутренней проницаемости P _ci = B _i / H.Поскольку нормальный коэффициент проницаемости P _c = B / H, а B = H + B _i , P _c = (H + B _i ) / H или P _c = 1 + B _i / H. Несмотря на то, что значение H во втором квадранте на самом деле отрицательное, H обычно называют положительным числом. Принимая во внимание это соглашение, P _c = 1 – B _i / H или B _i / H = P _ci = P _c + 1. Другими словами, коэффициент внутренней проницаемости равен к нормальному коэффициенту проницаемости плюс 1. Это полезное соотношение при работе с магнитными системами, которые связаны с наличием внешних полей.) (вверху)

Коэффициент проницаемости – это полезное соотношение первого порядка, помогающее указать на подходящий материал магнита и на приблизительные размеры магнита. Целью хорошей конструкции магнита обычно является минимизация необходимого объема материала магнита за счет работы магнита при BH _max . Коэффициент проницаемости, при котором встречается BH _max , указан в таблицах свойств материалов. (верх)

Мы можем сравнить различные магнитные материалы по общим характеристикам, используя уравнение 3 выше.

Учтите, что в данном воздушном зазоре требуется определенное поле, поэтому параметры B _g , H _g (сила намагничивания воздушного зазора), A _g и L _g известны.

• Alnico 5 обладает способностью обеспечивать очень высокие уровни плотности магнитного потока B _м , что часто желательно в электромеханических устройствах с высокими рабочими характеристиками. Однако это сопровождается низкой коэрцитивной силой H _м , и поэтому потребуется немалая длина магнита.
• Alnico 8 работает при более высокой силе намагничивания, H _м , для чего требуется меньшая длина L _м , но дает меньшее значение B _м и, следовательно, требует большей площади магнита A _м .
• Редкоземельные материалы обладают плотностью потока от разумных до высоких при очень высоких значениях силы намагничивания. Следовательно, необходимы очень короткие магниты, и требуемый объем этого материала будет небольшим.
• Феррит работает при относительно низких плотностях магнитного потока, поэтому ему потребуется соответственно большая площадь поверхности полюса, A _м .

Метод коэффициента проницаемости с использованием кривых размагничивания позволяет первоначальный выбор материала магнита в зависимости от доступного пространства в устройстве, что определяет допустимые размеры магнита. (верх)

4.3.1 Расчет плотности потока на центральной линии магнита

Щелкните здесь, чтобы рассчитать магнитную индукцию прямоугольных или цилиндрических магнитов в различных конфигурациях.

Для магнитных материалов с прямолинейными нормальными кривыми размагничивания, таких как редкоземельные элементы и керамика, можно с достаточной точностью рассчитать плотность потока на расстоянии X от поверхности полюса (где X> 0) на центральной линии магнита при различных условиях. условий.

а. Цилиндрические магниты

Уравнение 4

В таблице 4.3.1 показаны расчеты плотности потока для магнита диаметром 0,500 дюйма на 0.Длина 250 дюймов на расстоянии 0,050 дюйма от поверхности опоры для различных материалов. Обратите внимание, что вы можете использовать любую единицу измерения для размеров; поскольку уравнение представляет собой соотношение размеров, результат будет одинаковым для любой системы единиц. Результирующая плотность потока выражается в гауссах. (верх)

Таблица 4.3.1 Плотность потока в зависимости от материала

Материал и марка	Плотность остаточного флюса, Br	Поток на расстоянии 0.050 “от поверхности магнита
Керамика 1	2,200	629
Керамика 5	3 950	1,130
SmCo 18	8,600	2,460
SmCo 26	10 500	3 004
NdFeB 35	12 300	3,518
NdFeB 42H	13 300	3 804

б.Прямоугольные магниты

Уравнение 5 (где все углы указаны в радианах)

г. Для кольцевых магнитов

Уравнение 6

г. Для магнита на стальной задней пластине
Заменить 2L в приведенных выше формулах.

e. Для одинаковых магнитов, обращенных друг к другу в позициях притяжения
Значение B _x в центре зазора вдвое превышает значение B _x в случае 3.В точке P, B _p представляет собой сумму B _(x-p) и B _(x-p) , где (X + P) и (X-P) заменяют X в случае 3. (вверху)

ф. Для идентичных, скрученных магнитов, обращенных друг к другу в позиции притяжения
Замените 2L на L в случае 4 и примените ту же процедуру для вычисления B _p .

4.3.2 Расчет сил

Силу притяжения, прилагаемую магнитом к ферромагнитному материалу, можно рассчитать по формуле:

Уравнение 7

где F – сила в фунтах, B – плотность потока в килогауссах, а A – площадь полюса в квадратных дюймах.Вычисление B – сложная задача, если это нужно делать строго. Однако можно приблизительно оценить удерживающую силу некоторых магнитов, контактирующих с куском стали, используя соотношение:

Уравнение 8

, где B _r – остаточная магнитная индукция материала, A – площадь полюса в квадратных дюймах, а L _м – магнитная длина.

Щелкните здесь, чтобы рассчитать приблизительное усилие прямоугольного или дискового магнита.

Эта формула предназначена только для определения порядка величины удерживающей силы, доступной от магнита с одним полюсом, находящимся в прямом контакте с плоской обработанной стальной поверхностью. Формула может использоваться только для материалов с линейной кривой размагничивания, то есть для редкоземельных и ферритовых материалов, и где длина магнита, L _м , находится в пределах нормальных стандартных конфигураций магнита. (верх)

5,0 Стабильность постоянного магнита

Способность постоянного магнита поддерживать внешнее магнитное поле возникает из-за того, что небольшие магнитные домены «заблокированы» в своем положении из-за кристаллической анизотропии внутри материала магнита.После установления первоначальной намагниченности эти положения сохраняются до тех пор, пока не будут действовать силы, превышающие те, которые блокируют домены. Энергия, необходимая для возмущения магнитного поля, создаваемого магнитом, варьируется для каждого типа материала. Постоянные магниты могут быть изготовлены с чрезвычайно высокими коэрцитивными силами (H _c ), которые будут поддерживать выравнивание доменов в присутствии сильных внешних магнитных полей. Стабильность можно описать как повторяющиеся магнитные характеристики материала в определенных условиях в течение срока службы магнита.

Факторы, влияющие на стабильность магнита, включают время, температуру, изменения сопротивления, неблагоприятные поля, радиацию, удары, напряжение и вибрацию.

5.1 Время

Влияние времени на современные постоянные магниты минимально. Исследования показали, что постоянные магниты изменятся сразу после намагничивания. Эти изменения, известные как «магнитная ползучесть», происходят, когда менее стабильные домены подвержены колебаниям тепловой или магнитной энергии даже в термически стабильной среде.Это изменение уменьшается по мере уменьшения количества нестабильных доменов. Редкоземельные магниты вряд ли испытают этот эффект из-за их чрезвычайно высокой коэрцитивной силы. Долгосрочные исследования зависимости времени от потока показали, что недавно намагниченный магнит теряет незначительный процент своего потока в зависимости от возраста. В течение 100 000 часов эти потери находятся в диапазоне от практически нуля для материалов из самария и кобальта до менее 3% для материалов Alnico 5 при низких коэффициентах проницаемости. (верх)

5.2 Температура

Температурные эффекты делятся на три категории:

• Обратимые потери.
• Безвозвратные, но возмещаемые убытки.
• Безвозвратные и безвозвратные убытки.

5.2.1 Обратимые убытки

Это потери, которые восстанавливаются, когда магнит возвращается к своей исходной температуре. Обратимые потери не могут быть устранены магнитной стабилизацией.Обратимые потери описываются обратимыми температурными коэффициентами (T _c ), показанными в таблице 5. 1. T _c выражается в процентах на градус Цельсия. Эти цифры различаются для конкретных марок каждого материала, но являются репрезентативными для класса материала в целом. Из-за того, что температурные коэффициенты B _r и H _c значительно различаются, кривая размагничивания имеет «изгиб» при повышенных температурах. (верх)

Таблица 5.1 Обратимые температурные коэффициенты для B _r и H _c

Материал	T c of B r	T c H c
NdFeb	-0,12	-0,6
SmCo	-0,04	-0,3
Алнико	-0.02	0,01
Керамика	-0,2	0,3

5.2.2 Необратимые, но возмещаемые убытки

Эти потери определяются как частичное размагничивание магнита от воздействия высоких или низких температур. Эти потери могут быть восстановлены только путем повторного намагничивания и не восстанавливаются, когда температура возвращается к исходному значению. Эти потери возникают, когда рабочая точка магнита опускается ниже изгиба кривой размагничивания.Эффективная конструкция постоянного магнита должна иметь магнитную цепь, в которой магнит работает с коэффициентом магнитной проницаемости выше изгиба кривой размагничивания при ожидаемых повышенных температурах. Это предотвратит изменение производительности при повышенных температурах. (верх)

5.2.2 Безвозвратные и безвозвратные убытки

Металлургические изменения происходят в магнитах, подвергающихся воздействию очень высоких температур, и их невозможно исправить повторным намагничиванием. Таблица 5.2 показаны критические температуры для различных материалов, где:

• T _кюри – температура Кюри, при которой элементарные магнитные моменты рандомизируются и материал размагничивается; и
• T _max – максимальная практическая рабочая температура * для основных классов материалов. Различные сорта каждого материала имеют значения, немного отличающиеся от значений, представленных здесь.

Таблица 5.2 Критические температуры для различных материалов

Материал	T кюри * ° C (° F)	T макс. * ° C (° F)
Неодим Железо Бор	310ºC (590ºF)	150ºC (302ºF)
Самарий Кобальт	750ºC (0382ºF)	300ºC (572ºF)
Алнико	860ºC (1580ºF	540ºC (1004ºF
Керамика	460ºC (860ºF)	300ºC (572ºF)

(* Температуры указаны в градусах Цельсия с эквивалентом по Фаренгейту в скобках.)

* Обратите внимание, что максимальная практическая рабочая температура зависит от рабочей точки магнита в цепи. Чем выше рабочая точка на кривой размагничивания, тем выше температура, при которой может работать магнит. (верх)

Гибкие материалы не включены в эту таблицу, поскольку связующие, которые используются для придания гибкости магниту, разрушаются до того, как произойдут металлургические изменения в порошке магнитного феррита, который придает гибким магнитам их магнитные свойства. (верх)

Частичное размагничивание магнита контролируемым воздействием повышенных температур стабилизирует магнит по температуре. Незначительное снижение плотности потока улучшает стабильность магнита, поскольку домены с низкой ориентацией теряют свою ориентацию первыми. Стабилизированный таким образом магнит будет демонстрировать постоянный магнитный поток при воздействии эквивалентных или более низких температур. Более того, партия стабилизированных магнитов будет демонстрировать меньшее изменение магнитного потока по сравнению друг с другом, поскольку верхний конец колоколообразной кривой, которая характеризует нормальное изменение, будет приближаться к остальной части партии. (верх)

5.3 Изменения сопротивления

Эти изменения происходят, когда магнит подвергается изменениям магнитной проницаемости, таким как изменения размеров воздушного зазора во время работы. Эти изменения изменят сопротивление цепи и могут привести к тому, что рабочая точка магнита упадет ниже изгиба кривой, что приведет к частичным и / или необратимым потерям. Степень этих потерь зависит от свойств материала и степени изменения проницаемости. Стабилизация может быть достигнута путем предварительного воздействия на магнит ожидаемых изменений сопротивления.

5.4 Неблагоприятные поля

Внешние магнитные поля в режимах отталкивания создают размагничивающий эффект на постоянных магнитах. На редкоземельные магниты с коэрцитивной силой, превышающей 15 кЭ, таким образом воздействовать трудно. Однако Alnico 5 с коэрцитивной силой 640 Э столкнется с магнитными потерями при наличии любой магнитной отталкивающей силы, включая аналогичные магниты. Применение ферритовых магнитов с коэрцитивной силой около 4 КЭ следует тщательно оценивать, чтобы оценить влияние внешних магнитных полей. (верх)

5.5 Излучение

Редкоземельные материалы обычно используются для отклонения пучка заряженных частиц, поэтому необходимо учитывать возможное радиационное воздействие на магнитные свойства. Исследования (A.F. Zeller и J.A. Nolen, Национальная сверхпроводящая циклотронная лаборатория, 09/87, и E.W. Blackmore, TRIUMF, 1985) показали, что SmCo и особенно Sm ₂ Co ₁₇ выдерживают излучение в 2-40 раз лучше, чем материалы NdFeB. SmCo демонстрирует значительное размагничивание при облучении пучком протонов от 10 ⁹ до 10 ¹⁰ рад.Было показано, что испытательные образцы NdFeB теряют всю свою намагниченность при 7 x 10 ⁷ рад и 50% при дозе 4 x 10 ⁶ рад. В общем, рекомендуется использовать магнитные материалы с высокими значениями H _ci в радиационной среде, чтобы они работали с высокими коэффициентами проницаемости, P _c , и чтобы они были защищены от прямого облучения тяжелыми частицами. Стабилизации можно добиться путем предварительного воздействия ожидаемого уровня радиации. (верх)

5.6 Удар, напряжение и вибрация

Ниже деструктивных пределов эти эффекты очень незначительны для современных магнитных материалов. Однако материалы жесткого магнита хрупкие по своей природе и могут быть легко повреждены или расколоты при неправильном обращении. В частности, самарий Кобальт является хрупким материалом, поэтому при обращении необходимо соблюдать особые меры предосторожности, чтобы избежать повреждений. Тепловой удар, когда ферриты и самарий-кобальтовые магниты подвергаются воздействию высоких температурных градиентов, может вызвать трещины внутри материала, и его следует избегать. (верх)

6.0 Методы производства

Постоянные магниты изготавливаются одним из следующих способов:

• Спекание (редкоземельные элементы, ферриты и алникосы)
• Связывание под давлением или литье под давлением (редкоземельные элементы и ферриты)
• Кастинг, (Alnicos)
• Экструзия (связанный неодимовый и гибкий)
• Календарь (гибкий)

Процесс спекания включает прессование мелких порошков под высоким давлением в выравнивающем магнитном поле, а затем спекание для плавления в твердую форму. После спекания форма магнита будет шероховатой, и ее необходимо будет подвергнуть механической обработке для достижения жестких допусков. Сложность форм, которые можно прессовать, ограничена. (верх)

Редкоземельные магниты могут быть запрессованы в штамп (с приложением давления в одном направлении) или изостатически запрессованы (с одинаковым давлением во всех направлениях). Магниты, запрессованные изостатическим способом, обладают более высокими магнитными свойствами, чем магниты, прессованные под давлением. Регулирующее магнитное поле для прессованных магнитов может быть как параллельным, так и перпендикулярным направлению прессования.Магниты, запрессованные с выравнивающим полем, перпендикулярным направлению прессования, обладают более высокими магнитными свойствами, чем прессованная форма с параллельным расположением. (верх)

Редкоземельные и ферритовые магниты также могут быть изготовлены путем соединения под давлением или литья под давлением магнитных порошков в несущей матрице. Плотность магнитного материала в этой форме ниже, чем в чистой спеченной форме, что дает более низкие магнитные свойства. Однако магниты со связкой или литьем под давлением могут изготавливаться с жесткими допусками «вне инструмента» и иметь относительно сложные формы.

Alnico производится в литом или спеченном виде. Алнико могут быть отлиты в больших или сложных формах (например, обычная подкова), в то время как спеченные магниты Алнико изготавливаются относительно небольших размеров (обычно одна унция или меньше) и простых форм.

Гибкие редкоземельные или ферритовые магниты изготавливаются путем каландрирования или экструзии магнитных порошков в гибкой несущей матрице, такой как винил. Плотность магнитного порошка и, следовательно, магнитные свойства в этой форме производства даже ниже, чем в связанной форме или литье под давлением.Гибкие магниты легко режутся или перфорируются, чтобы придать им форму. Посетите нашу страницу «Производство и сборка», чтобы узнать больше о наших специализированных возможностях.

7.0 Физические характеристики и обработка постоянных магнитов

Спеченные самариево-кобальтовые и керамические магниты имеют небольшие трещины внутри материала, которые возникают в процессе спекания. При условии, что трещины не распространяются более чем на половину длины сечения, они обычно не влияют на работу магнита. Это также верно для небольших стружек, которые могут появиться во время обработки и обращения с этими магнитами, особенно на острых кромках.Магниты можно поворачивать, чтобы сломать края: это сделано, чтобы избежать «зазубрин» острых краев из-за хрупкости материалов. При переворачивании кромки излома может составлять от 0,003 дюйма до 0,010 дюйма. Хотя неодим-железо-бор относительно прочен по сравнению с самарий-кобальтом и керамикой, он все же хрупкий, и при обращении необходимо соблюдать осторожность. Из-за этих неотъемлемых характеристик материала не рекомендуется использовать какие-либо постоянные магниты в качестве структурного компонента сборки.

Магниты из редкоземельных металлов, альнико и керамические обрабатываются шлифованием, что может значительно повлиять на стоимость магнита.Поэтому с экономической точки зрения желательно сохранение простой геометрии и больших допусков. Прямоугольные или круглые сечения предпочтительнее сложных форм. Квадратные отверстия (даже с большим радиусом) и очень маленькие отверстия трудно обрабатывать, и их следует избегать. Магниты можно шлифовать практически с любым заданным допуском. Однако для снижения затрат следует по возможности избегать допусков менее + 0,001 “.

Литые материалы Alnico обладают пористостью, что является естественным следствием процесса литья.Это может стать проблемой для небольших форм, которые изготавливаются из более крупных отливок. Пустоты занимают небольшую часть отливки большего размера, но могут составлять большую часть изготовленных магнитов меньшего размера. Это может вызвать проблему, когда критичны однородность или низкая вариация, и может быть целесообразно использовать спеченный Alnico или другой материал. Несмотря на несколько более низкие магнитные свойства, спеченный Alnico может давать более высокую или более однородную чистую плотность, что приводит к равному или более высокому чистому магнитному выходу. (верх)

В приложениях, где важны косметические свойства магнита, особое внимание следует уделять выбору подходящего материала, поскольку трещины, сколы, поры и пустоты являются обычным явлением в жестких магнитных материалах.

Integrated Magnetics имеет обширный опыт обработки и обращения со всеми материалами с постоянными магнитами. Наше собственное обрабатывающее оборудование позволяет доставлять прототипы в серийное производство в короткие сроки.Свяжитесь с нами или отправьте нам запрос предложений и сообщите, чем мы можем помочь.

8.0 Покрытия

Материалы Samarium Cobalt, Alnico и Ferrite устойчивы к коррозии и не требуют покрытия от коррозии. Алнико легко покрывается гальваническим покрытием для достижения косметических качеств, а на ферриты можно наносить покрытие для герметизации поверхности, которая в противном случае будет покрыта толстой пленкой ферритового порошка (хотя это не проблема для большинства применений).

Магниты с неодимом, железом и бором

подвержены коррозии, поэтому необходимо учитывать условия эксплуатации, чтобы определить необходимость нанесения покрытия.Для магнитов из неодима, железа и бора можно использовать никелирование или лужение, однако для успешного нанесения покрытия материал должен быть должным образом подготовлен, а процесс нанесения покрытия должным образом контролироваться. Гальванические цеха, имеющие опыт нанесения покрытия на материалы NdFeB, трудно найти, и они должны быть снабжены необходимой информацией для надлежащей подготовки и контроля процесса. Вакуумное осаждение хромата алюминия или кадмия было успешно испытано с толщиной покрытия всего 0,0005 дюймов.Тефлон и другие органические покрытия относительно недороги и также успешно прошли испытания. Еще одним вариантом для критических применений является нанесение двух типов защитных покрытий или помещение магнита в корпус из нержавеющей стали или другой корпус, чтобы снизить вероятность коррозии. (верх)

9.

0 Рекомендации по сборке

Integrated Magnetics имеет производственные мощности для изготовления сложных полюсных наконечников и корпусов магнитов для обеспечения полного узла магнита.При проектировании магнитных узлов следует учитывать следующие моменты.

9.1 Крепление магнитов к корпусу

Магниты можно успешно прикрепить к корпусу с помощью клея. Чаще всего используются цианоакрилатные клеи, которые рассчитаны на температуру до 350 ° F и имеют быстрое время отверждения. Быстрое время отверждения позволяет избежать использования приспособлений для удержания магнитов на месте во время отверждения связки. Также доступны клеи с более высокими температурными характеристиками, но они требуют отверждения в печи и фиксации магнитов, чтобы удерживать их на месте.Если магнитные узлы должны использоваться в вакууме, следует учитывать возможное выделение газов из клея.

9.2 Конструкция корпуса

Integrated Magnetics оснащена современным оборудованием с ЧПУ и электроэрозионной обработкой, позволяющим изготавливать сложные корпуса. В конструкции корпуса должны быть предусмотрены эффективные секции для установки магнитов, чтобы поддерживать и точно определять местонахождение магнитов.

9.3 Механическое крепление

Когда необходимо собрать массивы магнитов, особенно когда магниты должны быть размещены в отталкивающих положениях, очень важно учитывать вопросы безопасности.Современные магнитные материалы, такие как редкоземельные элементы, чрезвычайно мощны и при отталкивании могут вести себя как снаряды в случае разрушения клея. Настоятельно рекомендуем в таких ситуациях, помимо клеев, в конструкцию включать механическое крепление. Возможные методы механической фиксации включают в себя кожух, закрепление или связывание магнитов на месте немагнитными металлическими компонентами. Наша группа инженеров-конструкторов имеет большой опыт в проектировании корпусов магнитов и креплений, и мы будем рады помочь вам разработать соответствующий дизайн.Свяжитесь с нами или отправьте нам запрос предложений и сообщите, чем мы можем помочь.

9,4 Заливка

Магнитные узлы могут быть залиты для заполнения зазоров или для покрытия целых массивов магнитов. Компаунды для заливки затвердевают до твердой и долговечной отделки и могут противостоять различным средам, таким как повышенные температуры, поток воды и т. Д. После отверждения компаунды могут подвергаться механической обработке для получения точных готовых деталей.

9,5 Сварка

Сборки, требующие герметичного закрытия, можно сваривать либо лазерной сваркой (на которую не влияет присутствие магнитных полей), либо сваркой TIG (с использованием соответствующих шунтирующих элементов для уменьшения влияния магнитных полей на сварочную дугу). Особые меры предосторожности следует принимать во внимание при сварке магнитных сборок, чтобы тепловыделение сварного шва не влияло на магниты.

10,0 Намагниченность

Материалы с постоянными магнитами, как полагают, состоят из небольших областей или «доменов», каждый из которых демонстрирует чистый магнитный момент. Немагниченный магнит будет иметь домены, которые ориентированы случайным образом относительно друг друга, обеспечивая нулевой чистый магнитный момент. Таким образом, магнит при размагничивании размагничивается только с точки зрения наблюдателя. Намагничивающие поля служат для выравнивания случайно ориентированных доменов, чтобы получить чистое внешне наблюдаемое поле.

10.1 Цель намагничивания

Целью намагничивания является изначально намагничивание магнита до насыщения, даже если позже он будет слегка размагничен для стабилизации. Насыщение магнита и последующее его размагничивание контролируемым образом гарантирует, что домены с наименьшей приверженностью к ориентации будут первыми, кто потеряет свою ориентацию, что приведет к более стабильному магниту. С другой стороны, недостижение насыщения приводит к ориентации только наиболее слабо зафиксированных доменов, следовательно, к менее стабильному магниту.

Анизотропные магниты должны быть намагничены параллельно направлению ориентации для достижения оптимальных магнитных свойств. Изотропные магниты можно намагничивать в любом направлении с небольшой потерей магнитных свойств или без нее. Немного более высокие магнитные свойства получаются в направлении прессования.

10.2 Намагничивающее оборудование

Намагничивание достигается путем воздействия на магнит внешнего магнитного поля. Это магнитное поле может быть создано другими постоянными магнитами или текущим потоком в катушках.Использование постоянных магнитов для намагничивания практично только для материалов с низкой коэрцитивной силой или тонких сечений. Удаление намагниченного образца из намагничивающего устройства с постоянным магнитом может быть проблематичным, поскольку поле нельзя отключить, а краевые поля могут отрицательно повлиять на намагничивание образца.

Двумя наиболее распространенными типами намагничивающего оборудования являются намагничивающие устройства постоянного тока и конденсаторного разряда.

10.2.1 Намагничивающие устройства постоянного тока

В намагничивателях постоянного тока

используются большие катушки, через которые кратковременно пропускается ток путем замыкания переключателя. Ток, протекающий через катушку, создает магнитное поле, которое обычно направляется с помощью железных сердечников и полюсных наконечников, а магниты помещаются в зазор между полюсными наконечниками. Намагничивающие устройства постоянного тока применимы только для намагничивания материалов Alnico, которые требуют низкой силы намагничивания, или небольших участков ферритовых материалов.

10.2.2 Конденсаторные намагничивающие устройства

В намагничивателях для разряда конденсаторов используются батареи конденсаторов, которые заряжаются, а затем разряжаются через катушку.Если у катушки есть сопротивление R, которое больше, чем, где L – индуктивность, а C – емкость, ток, протекающий через катушку, будет однонаправленным. Чрезвычайно высокие поля намагничивания (в диапазоне 100 кЭ) могут быть достигнуты с помощью специальных катушек и источников питания.

10.3 Требуемые поля насыщенности

Некоторые магниты из редкоземельных элементов требуют очень сильных намагничивающих полей в диапазоне от 20 до 50 кЭ. Эти поля сложно создать, требуя больших источников питания в сочетании с тщательно спроектированными намагничивающими устройствами.Изотропные связанные неодимовые материалы требуют, чтобы поля в диапазоне высоких 60 кЭ были полностью насыщены. Однако поля в диапазоне 30 кЭ могут достичь 98% насыщения. Керамика требует полей порядка 10 кЭ, в то время как Alnicos требует полей в диапазоне 3 кЭ для насыщения. Из-за легкости, с которой Alnico 5 может быть непреднамеренно размагничен, предпочтительно, чтобы этот материал был намагничен непосредственно перед или даже после окончательной сборки магнита в устройство. (верх)

10.3 Многополюсное намагничивание

В некоторых случаях может потребоваться намагничивание магнита с более чем одним полюсом на однополюсной поверхности. Это может быть достигнуто путем создания специальных приспособлений для намагничивания. Многополюсные намагничивающие приспособления относительно просты в изготовлении для Alnico и Ceramic, но требуют большой осторожности при проектировании и изготовлении редкоземельных материалов.

Многополюсное намагничивание иногда устраняет необходимость в нескольких дискретных магнитах, снижая затраты на сборку, хотя придется потратить средства на создание соответствующего приспособления для намагничивания.Изготовление многополюсных магнитов для редкоземельных магнитов может стоить несколько тысяч долларов, в зависимости от размера магнита, количества требуемых полюсов и полей, необходимых для достижения насыщения.

10.5 Направление ориентации

Для некоторых приложений требуется, чтобы магниты были ориентированы в определенном направлении с высокой степенью точности. Это направление может совпадать, а может и не совпадать с геометрической плоскостью магнита. Для анизотропных материалов направление ориентации обычно может поддерживаться в пределах 3º от номинального без каких-либо особых мер предосторожности.Однако для более точных требований могут потребоваться специальные измерения и испытания. Это достигается за счет использования катушек Гельмгольца, которые измеряют полный поток по различным осям и, следовательно, вычисляют результирующий вектор магнитного момента. Материалы необходимо резать и обрабатывать с учетом фактического угла ориентации для достижения требуемой точности. Изотропные материалы могут намагничиваться в любом направлении и, следовательно, не представляют проблемы в этом отношении. (верх)

11.0 Измерение и тестирование

Важно, чтобы входной контроль магнитных характеристик был четко и правильно указан.Характеристики конечной точки (такие как B _r или H _c ) нельзя непосредственно наблюдать; поэтому инспекционный персонал не должен рассчитывать на измерение 8 500 Гаусс на магните SmCo 18, даже если для B _r указано значение 8 500 Гаусс.

Метод тестирования или комбинация методов тестирования должны основываться на критичности требования, а также стоимости и простоте выполнения тестов. В идеале результаты испытаний должны быть напрямую переведены на функциональные характеристики магнита.Должен быть определен план выборочного контроля, в котором проверяются параметры, которые имеют решающее значение для приложения. Ниже приводится краткое описание некоторых распространенных методов тестирования.

11.1 Кривые B-H

Кривые B-H могут быть построены с использованием пермеаметра. Эти кривые полностью характеризуют магнитные свойства материала при определенной температуре. Чтобы построить кривую B-H, необходимо использовать образец определенного размера, который затем должен пройти цикл намагничивания / размагничивания.Этот тест дорогостоящий из-за длительного времени, необходимого для его выполнения. Во многих случаях испытание разрушительно для образца, и его непрактично проводить на большом образце готовых магнитов. Однако, когда магниты изготавливаются из более крупного блока, поставщика могут попросить предоставить кривые B-H для исходного исходного материала магнита. (верх)

11,2 Общий поток

Используя испытательную установку, состоящую из пары катушек Гельмгольца, подключенных к измерителю потока, можно выполнить измерения общего потока для получения полных дипольных моментов и интерполировать для получения близких оценок B _r , H _c и BH _max . Угол ориентации магнита также можно определить с помощью этого метода. Это быстрый и надежный тест, который не слишком чувствителен к размещению магнита внутри катушки.

11,3 Плотность потока

Измерения плотности потока выполняются с помощью гауссметра и подходящего зонда. Зонд содержит устройство на эффекте Холла, выходное напряжение которого пропорционально встречающейся плотности потока. Два типа конструкции зонда ( осевой , , где линии потока, идущие параллельно держателю зонда, и , поперечный , где измеряются линии потока, движущиеся перпендикулярно держателю зонда) позволяют измерять плотность потока. магнитов в различных конфигурациях.Размещение зонда по отношению к магниту имеет решающее значение для получения сопоставимых измерений от магнита к магниту. Это достигается путем создания удерживающего приспособления для магнита и зонда, так что их положения фиксируются относительно друг друга.

11.4 Карты потоков

С помощью специальных сканеров, оснащенных 3-осевыми датчиками Холла, можно нанести на карту магнитные массивы, чтобы зафиксировать плотности потока в направлениях x, y и z с указанным количеством точек данных по всему массиву. Полученные данные затем можно вывести в виде контурной карты потока, в виде векторов потока или в виде таблицы данных для дальнейшего анализа.

11.5 Испытания на растяжение

Это обычно используемый тест для магнитов. Сила притяжения магнита пропорциональна B ^₂ и поэтому очень чувствительна к значению B. Изменения B происходят из-за изменений внутренних свойств самого магнита, а также воздействия окружающей среды, например температуры. , состав и состояние материала, на котором испытывается магнит, измерительное оборудование и оператор.Поскольку B экспоненциально затухает из-за отсутствия воздушного зазора, небольшие непреднамеренно созданные воздушные зазоры между магнитом и исследуемым материалом могут иметь большое влияние на измеряемое усилие. Поэтому рекомендуется проводить испытание на растяжение при положительном воздушном зазоре. Проведение испытаний на растяжение в нескольких воздушных зазорах и построение графика зависимости воздушного зазора от ˆš (тяги) дает более точное описание тяговых характеристик магнита. Можно рассчитать экстраполяцию этого усилия при нулевом воздушном зазоре. (верх)

Щелкните здесь, чтобы перейти к онлайн-стандарту MDFA по проверке силы тяги магнита.

11.6 Другие функциональные тесты

Они должны быть определены в соответствии с заявкой и после обсуждения с поставщиком. Они могут включать сложные тесты, такие как профиль плотности потока вдоль заданной оси, требования к однородности потока в определенном объеме или относительно простые тесты, такие как испытание крутящего момента.

12.0 Обращение и хранение

Обращайтесь с магнитами осторожно!

• Персонал, использующий кардиостимуляторы, не должен прикасаться к магнитам.
• Храните магниты вдали от чувствительного электронного оборудования.
• Современные магнитные материалы чрезвычайно сильны в магнитном отношении и несколько слабы механически. Любой человек, который должен обращаться с магнитами, должен быть соответствующим образом обучен потенциальным опасностям обращения с магнитами. Персонал может получить травму, а сами магниты легко повредить, если дать им возможность щелкнуть по направлению друг к другу или если позволить близлежащим металлическим предметам притягиваться к магнитам.
• Обратите внимание, что магниты классифицируются как опасные грузы для целей авиаперевозок, и для этого необходимо соблюдать строгие правила авиаперевозки в отношении упаковки, маркировки и сертификации. Кликните сюда, чтобы узнать больше.
• Материалы с низкой коэрцитивной силой, такие как Alnico 5, требуют осторожного обращения и хранения в намагниченном состоянии. При хранении эти магниты должны храниться на «держателе», который обеспечивает замкнутый контур, защищающий магнит от неблагоприятных полей.Соединение полюсов в отталкивании приведет к необратимым, хотя и перемагничиваемым потерям.
• Самарий-кобальт требует осторожного обращения и хранения из-за чрезвычайно хрупкой природы материала. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о характеристиках SmCo.
• Неодимовые магниты без покрытия следует хранить так, чтобы минимизировать риск коррозии. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о характеристиках Neo.
• В общем, намагниченные материалы предпочтительно хранить под вакуумно запаянной пленкой, чтобы магниты не собирали частицы ферромагнитной пыли с течением времени, поскольку очистка этой накопившейся пыли требует времени.

13.0 Краткий справочный перечень технических характеристик

При обращении за помощью в проектировании информация должна указывать на неблагоприятные условия, которым может подвергаться магнит – например, необычные температуры, влажность, излучение, размагничивающие поля, создаваемые другими частями магнитной цепи и т. Д. Различные материалы магнита по-разному реагируют в различных условиях окружающей среды. условий, и наиболее вероятно, что может быть выбран материал, который максимизирует шансы на успех, при условии, что будет передана вся соответствующая информация. (верх)

Следующий контрольный список может быть полезен при составлении и передаче спецификаций для постоянных магнитов:

Тип материала

• Номинальные, минимальные и / или максимальные магнитные свойства (B _r , H _c , H _ci , BH _max
• Геометрия и допуски магнита
• Направление ориентации (и допуски или направление ориентации, если критично)
• Должны ли поставляться намагниченные
• Требования к маркировке
• Требования к покрытию
• Приемочные испытания или требования к рабочим характеристикам
• План выборочного контроля
• Упаковка и идентификация >

Команда разработчиков Integrated Magnetics будет рада помочь вам в дальнейшем в ваших приложениях. Свяжитесь с нами или отправьте нам запрос предложений и сообщите, чем мы можем помочь. (вверху)

Постоянные магниты | Изготовленные на заказ магниты и магнитные сборки

Пользовательские постоянные магниты для высокопроизводительных приложений

Постоянные магниты изготавливаются из специальных сплавов (ферромагнитных материалов), таких как железо, никель и кобальт, нескольких сплавов редкоземельных металлов и минералов, таких как магнит. В отличие от электромагнитов, постоянные магниты создают постоянное магнитное поле без необходимости в каком-либо внешнем источнике магнетизма или электроэнергии.

Обладая более чем 60-летним опытом в области технических магнитов, Integrated Magnetics специализируется на разработке, проектировании и производстве нестандартных постоянных магнитов и прецизионных магнитных узлов для высокопроизводительных приложений. Из нашей штаб-квартиры в Калвер-Сити, Калифорния, и на наших собственных производственных мощностях по всему миру, мы производим комплексные магнитные решения под ключ для различных рынков по всему миру. Специализированные отрасли, с которыми мы работаем, включают военную, аэрокосмическую, энергетическую, полупроводниковую, НИОКР, автомобилестроение, промышленную автоматизацию и многое другое.

Ваш индивидуальный проект с постоянным магнитом – чем мы можем помочь?

Отправьте нам запрос цен или свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить требования вашего проекта, и наша опытная команда инженеров поможет вам определить наиболее экономичный способ предоставления вам решения. Мы также предлагаем широкий выбор постоянных магнитов для онлайн-покупки на MagnetShop.com.

Запросить цену Свяжитесь с нами

---

Материалы для постоянных магнитов

Мы производим магниты на заказ с использованием лицензированных высококачественных магнитных материалов различных премиальных и стандартных марок, включая:

Мы храним большинство магнитных материалов, которые легко доступны в готовом виде для линий с ускоренным производством. Стандартные формы, которые мы предлагаем, включают диски, блоки, стержни, кольца и дуговые сегменты различных размеров и классов. Нестандартные формы и размеры могут быть изготовлены на заказ в соответствии с вашими точными спецификациями из сырья.

Кроме того, у нас есть стандартные сорта стали, алюминия и инконель для производства магнитных узлов и компонентов. Специальные материалы доступны по запросу. Также доступны спецификации для конкретных материалов магнитов, которые вас интересуют.

---

Постоянные магниты – изготовление на заказ по вашему чертежу или спецификациям

Небольшие партии нестандартных магнитов могут быть изготовлены из сырья, которое мы храним на складе, а время выполнения работ для критичных по времени проектов может составлять всего две недели.Мы производим магниты самых разных форм и конфигураций по индивидуальному заказу, со специальными характеристиками для удовлетворения ваших требований к применению и производительности, включая:

• Прямоугольники, дуги, диски, кольца или сложные формы.
• Магнитная ориентация на указанный угол.
• Специальные покрытия
• Термостабилизация
• Данные по запросу (размерный и магнитный контроль, отслеживание материалов)

---

Внутренние возможности и системы управления качеством

Используя наши глобальные производственные, производственные и испытательные центры, мы предлагаем широкий спектр индивидуальных возможностей, включая:

• Собственная оснастка, обработка, шлифование, электроэрозионная обработка, сборочные цеха, чистые помещения и многое другое.
• Внутренний контроль времени выполнения заказа для доставки индивидуальных магнитных решений в соответствии со спецификациями и в срок.
• Мы сертифицированы по ISO 9001: 2015, зарегистрированы в DDTC, соответствуют требованиям ITAR и ROHS ₃ . При поддержке команды опытных инженеров по проектированию, применению и производству у нас есть хорошо отлаженная система менеджмента качества, отвечающая важнейшим современным стандартам.

---

Contact Integrated Magnetics Today

Свяжитесь с нами, чтобы обсудить специальные требования вашего проекта, мы здесь, чтобы помочь, и будем рады услышать от вас!

Постоянные магниты – обзор

IV.C.1 Постоянные магниты

Постоянные магниты – это материалы, которые сохраняют свои магнитные свойства после воздействия магнитного поля. Они содержатся в большом количестве материалов, используемых в значительном и постоянно увеличивающемся количестве промышленных и коммерческих приложений. К ним относятся микродвигатели и конденсаторы, используемые в компьютерах, аудиовизуальных устройствах (динамики, видеомагнитофоны и т. Д.), Автомобилях (вспомогательные средства направления, электрические стеклоподъемники, антиблокировочные тормоза, компьютеры на приборной панели и т. Д.) И бытовой электронике (посудомоечные машины, стиральные машины, кондиционеры и т. Д.) .). Постоянные магниты также используются в качестве синхронизирующих двигателей в промышленных роботах, военной и космической технике, а также в часах и часах.

Среди коммерчески важных семейств постоянных магнитов два содержат редкоземельные элементы, а именно самарий-кобальт и неодим-железо-бор. По сравнению с постоянными магнитами, не содержащими редкоземельных элементов, оба постоянных магнита на основе редкоземельных элементов имеют продукт с гораздо более высокой энергией (добротность, используемая для сравнения постоянных магнитов, которая является величиной, пропорциональной количеству хранимых магнитная энергия на единицу объема магнита).

Самариево-кобальтовые магниты были открыты в 60-е годы прошлого века. Его характеристики позволили получить интенсивную магнитную энергию в небольшом объеме, а затем миниатюризацию, используемую в синхронизирующих двигателях или, что еще более впечатляюще, в аудиовизуальных средствах, где использование магнита Sm-Co, например, позволило улучшить качество звука. миниатюрные наушники, используемые с Walkman®.

Но самое значительное открытие в этой области произошло в 1980-х годах, когда были обнаружены постоянные магниты неодим – железо – бор (Nd ₂ Fe ₁₄ B). Это семейство магнитов показало самое быстрое развитие из всех известных постоянных магнитов, и в настоящее время составляет более 25% от общего мирового рынка. Основной движущей силой роста использования этих магнитов было значительное преимущество в размере, весе и характеристиках, которое они могут обеспечить по сравнению с другими магнитами. Эти материалы в настоящее время являются ключевой конструктивной особенностью в широком диапазоне высоких технологий, быстроразвивающихся приложений, особенно в шпиндельных и шаговых двигателях для компьютерной периферии и индустрии бытовой электроники.Практически все производимые в мире жесткие диски используют шпиндельные двигатели с магнитами Nd ₂ Fe ₁₄ B. Другие основные области применения включают двигатели для дисководов гибких дисков, принтеров, факсов, фотоаппаратов, видеокамер и видеомагнитофонов. Ожидается, что благодаря этим и другим развивающимся приложениям рынок связанных неодим-железо-бор будет продолжать расти.

Происхождение постоянного магнетизма

Происхождение постоянного магнетизма
следующий: Закон Гаусса для магнитных Up: Магнетизм Предыдущая: Магнитное поле Теперь мы знаем два различных метода создания магнитного поля.Мы можем либо использовать постоянный магнит, такой как кусок грузоподъемного камня, или мы можем пропустить ток вокруг электрической цепи. Эти два метода принципиально разные, или они как-то связаны друг с другом? Давайте исследуем дальше.

Рисунок 28: Магнитные поля соленоида (слева) и стержневого магнита (справа).

Как показано на Рис. 28, внешних магнитных полей , генерируемых соленоид и обычный стержневой магнит очень похожи в внешний вид.Кстати, эти поля можно легко нанести на карту с помощью железных опилок. Вышеупомянутое наблюдение позволяет сформулировать две альтернативные гипотезы о происхождении магнитное поле стержневого магнита. Первая гипотеза состоит в том, что поле стержневого магнита создается подобными соленоидам токами, которые текут вокруг вне магнита, против часовой стрелки, когда мы смотрим вдоль магнита от его северного до южного полюса. Несомненно, по аналогии с соленоидом, чтобы такие токи создавали правильное поле вне магнит.Вторая гипотеза состоит в том, что поле создается положительный магнитный монополь , расположенный близко к северному полюсу магнита, в сочетании с отрицательный монополь равной величины, расположенный близко к южному полюсу магнита. Что такое магнитный монополь? Ну это в основном магнитный эквивалент электрического заряда. Положительный магнитный монополь изолированный северный магнитный полюс. Мы ожидали бы силовых линий магнитного поля излучать от такого объекта, как излучают силовые линии электрического поля. вдали от положительного электрического заряда.Точно так же отрицательный магнитный монополь изолированный южный магнитный полюс. Мы ожидали бы силовых линий магнитного поля излучать к такому объекту, как электрические силовые линии излучают в сторону отрицательного электрического заряда. Картины магнитного поля, создаваемые оба типа монополя схематически изображены на рис. 29. Если мы поместим положительный монополь близко к северному полюсу стержневого магнита, а отрицательный монополь такая же величина близка к южный полюс, то результирующая картина магнитного поля получается наложением поля, создаваемые двумя монополями по отдельности.Как легко показать, поле, создаваемое вне магнита неотличим от соленоида.

Рисунок 29: Силовые линии магнитного поля, создаваемые магнитными монополями.

Теперь у нас есть две альтернативные гипотезы, объясняющие происхождение магнитного поля стержневой магнит. Какой эксперимент мы могли бы провести, чтобы определить, какие из этих две гипотезы верны? Что ж, предположим, что мы щелкаем наш стержневой магнит пополам.Что бывает по каждой гипотезе? Если разрезать соленоид пополам, то получится с двумя более короткими соленоидами. Итак, согласно нашей первой гипотезе, если мы разделим стержневой магнит пополам, мы получим только два стержневых магнита меньшего размера. Однако наша вторая гипотеза предсказывает, что если мы сломаем стержневой магнит пополам тогда мы получаем два равных и противоположных магнитных монополя. Разумеется, первое предсказание соответствует эксперименту, тогда как второе определенно нет. Действительно, мы можем разбить магнитный стержень на столько же отдельных штуки как нам нравится.Каждая деталь по-прежнему будет действовать как небольшой стержневой магнит. Не важно как Мы делаем маленькие детали, мы не можем создать магнитный монополь. Фактически, магнитный монополь еще никто не наблюдал. экспериментально, что приводит большинство физиков к выводу, что магнитных монополей не существует . Таким образом, можно сделать вывод, что магнитное поле стержневой магнит создается подобными соленоидам токами, протекающими по поверхность магнита. Но каково происхождение этих токов?

Чтобы ответить на последний вопрос, примем несколько упрощенный модель атомной структуры стержневого магнита. Предположим, что ось север-юг магнита выровнен по оси -оси, так что -координата северного полюса магнита больше чем у его южного полюса. Предположим, далее, что атомы, составляющие Магнит – это идентичные кубика , которые очень плотно упакованы между собой. Каждый атом несет поверхностный ток , который циркулирует в плоскости – в против часовой стрелки (если смотреть вниз по оси). Когда атомы расположены в единую решетку так, чтобы образовать магнит, внутренние поверхностные токи нейтрализуются, оставляя ток который течет только по внешней поверхности магнита.Это проиллюстрировано на рис. 30. Таким образом, токи, подобные соленоидам, которые должны протекать через поверхность магнита, чтобы учесть связанное с ним магнитное поле, фактически, только равняются токов, которые циркулируют в каждом составляющий атом магнита. Но каково происхождение этих атомных токов?

Рисунок 30: Принципиальная диаграмма тока в постоянном магните.

Ну, атомы состоят из отрицательно заряженных электронов, движущихся по орбите вокруг положительно заряженные ядра.Движущийся электрический заряд представляет собой электрический ток, поэтому должен быть ток, связанный с каждым электроном в атоме. В большинстве атомы, эти токи нейтрализуют друг друга, так что атом переносит нулевой чистый ток. Однако в атомах ферромагнетиков материалов (, т.е. , железо, кобальт и никель) эта отмена не является полной, так что эти атомы действительно несут чистый ток. Обычно атомные токи перемешиваются. (, то есть , они не выровнены в какой-либо конкретной плоскости) так что они в среднем равны нулю на а макроскопический масштаб.Однако если ферромагнитный материал помещенный в сильное магнитное поле , тогда токи, циркулирующие в каждый атом становится выровненным таким образом, что они текут преимущественно в плоскости, перпендикулярной плоскости поле. В этой ситуации токи могут объединиться, чтобы сформировать макроскопическое магнитное поле, которое усиливает выравнивающее поле. В некоторых ферромагнитные материалы, атомные токи остаются выровненными после выключения поля юстировки, поэтому макроскопическое поле, создаваемое эти токи тоже остаются.Мы называем такие материалы постоянными магнитами .

В заключение, все магнитных полей, встречающихся в природе, генерируются циркулирующих токов . Принципиальной разницы между полями нет генерируемые постоянными магнитами и те, которые генерируются токами, протекающими вокруг обычные электрические схемы. В первом случае токи, генерирующие поля циркулируют в атомном масштабе, тогда как в последнем случае токи циркулируют в макроскопическом масштабе ( т.е. , масштаб схемы).

---

следующий: Закон Гаусса для магнитных Up: Магнетизм Предыдущая: Магнитное поле

Ричард Фицпатрик 2007-07-14

Разница между электромагнитами и постоянными магнитами

Магниты обычно классифицируются как постоянные и непостоянные. Современная промышленность и повседневная жизнь сильно зависят от магнитных полей. Магниты из неодимовых магнитов (NdFeB), самарий-кобальта (SmCo), AlNiCo и феррита обычно называют постоянными магнитами, тогда как электромагниты обычно классифицируются как непостоянные магниты.Несмотря на то, что они являются магнитными и способны притягивать предметы из черных металлов, постоянные магниты и электромагниты имеют разные характеристики и предлагают разные преимущества.

Постоянные магниты и электромагниты создают магнитные поля (которые можно визуализировать с помощью воображаемых линий магнитного поля). У них будут Северный и Южный полюса, и оба будут взаимодействовать своими магнитными полями с другими источниками магнитных полей и материалами, которые проявляют магнитные свойства. Однако электромагниты отличаются от постоянных магнитов своей способностью генерировать магнитные поля, когда через них протекает электрический ток.Напротив, постоянные магниты, как следует из названия, постоянно намагничены. Им не нужен электрический ток для создания магнетизма.

Ниже приводится простое сравнение постоянных магнитов с электромагнитами:

Исключением из вышеперечисленного являются электропостоянные магниты – это специализированный магнитный узел, который объединяет постоянный магнит с электромагнитом.

Постоянный магнит

В отличие от других магнитов, которые со временем теряют свой магнетизм, эти типы магнитов могут сохранять свой магнетизм.Постоянные магниты состоят из сильно намагниченных твердых материалов. Среди лучших примеров постоянных магнитов – стержневые магниты. Это демонстрирует типичное магнитное поведение.

Для чего нужны постоянные магниты?

Постоянный магнит имеет множество применений. Чаще всего магнит используется для привлечения других магнитных предметов, но он также выполняет функции в электронном оборудовании. Постоянные магниты используются в компьютерах, двигателях, автомобилях, генераторах, наушниках, динамиках, датчиках и т. Д.Магнитные ленты и магниты на холодильник также часто используются для постоянных магнитов.

Изучите другие темы, связанные с магнетизмом и магнитными материалами.

Электромагнит

Электромагнит обычно имеет железный сердечник. Добавление железного сердечника к соленоиду увеличивает напряженность его магнитного поля. В соединении между батареей и соленоидом путем наматывания проволоки на гвоздь создается магнитная сила. Это происходит из-за магнитного поля, создаваемого при протекании тока через катушку.Пока есть постоянный ток. ток, проходящий через катушку, сохраняет магнитные свойства гвоздя, но после этого магнетизм гвоздя теряется. Намотывая проволоку на железный сердечник, вы можете создавать электромагниты.

Электромагниты используют электричество для генерации магнитного потока. В отличие от постоянных магнитов, у электромагнитов можно легко регулировать магнитный выход, изменяя количество электричества, протекающего через них, в отличие от электромагнитов с фиксированным магнитным выходом. Электромагниты также могут менять полярность полюсов, меняя направление электрического тока на противоположное.

Плотность тока и коэффициент заполнения

При изготовлении электромагнитов вы можете создать катушку с круглой намоткой (намотанную на каркас / бобину). Часто проволока круглая (имеет диаметр), поэтому невозможно получить идеальное заполнение пространства, доступного для проволоки. Фактическая величина, которую вы можете занять от доступного пространства, называется коэффициентом заполнения – он может составлять до 80% (остальное – воздушные зазоры), но он будет варьироваться в зависимости от конструкции и типа провода.2.R потеря мощности, которая всегда будет нагреваться. Каждый провод будет иметь степень нагрева, например. 155 ° C. Поэтому необходимо учитывать охлаждение компонентов. Но каждый провод также имеет плотность тока (сколько тока на единицу площади поперечного сечения провода) – вам необходимо убедиться, что конструкция не превышает этого значения, чтобы предотвратить опасное повреждение провода. Если провод перегревается, он может начать перегорать, а изоляция выйдет из строя.

Подробнее об электромагнитах

Преимущества электромагнитов

Электромагниты имеют множество преимуществ перед постоянными магнитами.Например:

• Их можно включать и выключать
• Магнитное поле можно регулировать по силе

По сравнению с постоянными магнитами, электромагниты могут быть, размер для размера, менее дорогими. Электромагнит обычно дешевле, потому что для его изготовления используется меньше материалов. В зависимости от ваших потребностей, магнитная сила электромагнита может быть изменена для того же конструктивного размера. То же самое нельзя сказать о постоянном магните.

Примеры электромагнитов

Электромагниты используются в широком диапазоне приложений, от крупномасштабного промышленного оборудования до небольших электронных компонентов.В большом количестве научных исследований и экспериментов также используются электромагниты, особенно когда требуются сверхпроводимость и быстрое ускорение. Электромагниты повсюду вокруг вас в повседневной жизни – электромобили, пылесосы, холодильники, стиральные машины, сушильные барабаны, пищевые блендеры, вентиляторные печи, микроволновые печи, посудомоечные машины, фены, вентиляторы, громкоговорители и т. Д. – список можно продолжать и продолжать. !

Более очевидные конструкции электромагнитов включают:

• Электрические компоненты: электронные дверные звонки и управляемые электрические замки.

• Музыкальное оборудование: громкоговорители, наушники, магнитофоны, магнитная запись.

Типы электромагнитов, которые мы проектируем и поставляем

Стандартные электромагниты (Электромагниты с возбуждением для удержания / Электрофиксирующие магниты)

Зажимы для электромагнита с включением и удержанием только на время подается электрический ток. Зарядите его, и он держится; как только ток отключается, электромагнит перестает зажимать. Электромагнит Energize-to-Hold – это стандартная концепция электромагнита – соленоид (намотанная медная катушка) внутри высококачественного железного узла с высокой проницаемостью для высоких зажимных усилий и низких магнитных потерь. Железный цилиндр электромагнита Energize-to-Hold имеет прочную конструкцию с блестящей никелевой отделкой, пассивированной с креплением к корпусу.

Электромагнит Energize-to-Hold имеет три типа электрического подключения:

• Свободные выводы

• Двухполюсный разъем

• Разъемы Hirschman.

Электромагнит с включением для удержания имеет, в зависимости от размера, три напряжения питания:

Электромагнит с включением для удержания имеет рейтинг ED 100% и рейтинг IP 54 (20 для двух- вариант полюсного соединителя). Электромагниты с питанием для удержания имеют максимально возможное номинальное тяговое усилие от 52 Н до 3600 Н (от 5,2 кг до 360 кг) в зависимости от размера устройства (фактическое достигаемое тяговое усилие зависит от области применения).

Преимущества электромагнитов с возбуждением для удержания

• Зажимы только при наличии электрического тока

• Переменная сила зажима возможна при изменении тока

• Возможны высокие магнитные силы зажима

• Easy Двухпозиционный режим

• Возможен удаленный режим

• Возможность параллельного подключения для увеличения удерживающей силы

• Универсальное монтажное приспособление

• Может зажиматься на любой поверхности из железа (максимальное усилие достигается с помощью рекомендуемых пластин якоря )

• Можно настроить величину тягового усилия путем изменения тока вместо приложения полного тока (не рекомендуется)

• Окружающее паразитное магнитное поле снижено благодаря конструкции

Электро-постоянный магнит ( Электропостоянная энергия для высвобождения)

Электромагнит с возбуждением для отпускания представляет собой электропостоянную концепцию – соленоид (намотанная медная катушка) плюс магнит внутри высококачественного железного узла с высокой проницаемостью для высоких зажимных усилий и низких магнитных потерь. Устройство фиксируется и отпускается только при подаче тока. Стальной цилиндр электромагнита с возбуждением для высвобождения имеет прочную конструкцию с блестящей никелевой отделкой, пассивированной с креплением к корпусу.

Пластины якоря (пластины-хранители) подходят для каждого блока электромагнита, активируемого для высвобождения.

Электромагнит с возбуждением для отпускания имеет два типа электрического подключения:

Электромагнит с возбуждением для отпускания имеет, в зависимости от размера, два напряжения питания: – 24 В постоянного тока и 240 В переменного тока.Электромагнит с возбуждением для отпускания имеет рабочий цикл S2 и степень защиты IP 54. Электромагниты с возбуждением для отпускания имеют максимально возможное тяговое усилие от 230 Н до 550 Н (от 23 кг до 55 кг) в зависимости от размера устройства. (фактическая тяга зависит от приложения). Это популярные устройства безопасности. Они остаются зажатыми при отключениях электроэнергии.

Преимущества электромагнитов с возбуждением и отпусканием

• Если ток отсутствует, устройство будет прижиматься к железной поверхности с помощью внутреннего магнита

• Энергоэффективность – устройство освобождает удержание только при применении электрический ток

• Надежная фиксация – не требуется ток для зажима

• Можно управлять дистанционно

• Универсальное монтажное приспособление

• Может зажиматься на любой поверхности из железа (максимальное усилие достигается с помощью рекомендуемых пластин якоря)

• Можно установить параллельно для увеличения удерживающей силы

• Можно уменьшить тяговое усилие путем изменения приложенного тока вместо приложения полного тока (не рекомендуется)

Общие приложения

Пластины якоря для электромагнитов

Якорь pl Ates представляют собой качественные ферромагнитные пластины с крепежными отверстиями, размер которых подходит как для электромагнита с включением для удержания, так и для электропостоянного магнита с включением для высвобождения. Они используются для обеспечения наилучшего зажима электромагнитов и постоянных электромагнитов.

Они используются, когда либо отсутствует ферромагнитный материал для зажима электромагнитов, либо если существующая ферромагнитная поверхность не идеальна для лучшего зажима (например, тонкий лист, ржавая сталь, искривленные поверхности). Иногда их также называют пластинами-хранителями.

Пластины якоря снабжены резиновыми шайбами, поставляемыми с ними, чтобы обеспечить небольшую степень изгиба при их движении (сзади) для максимального прямого контакта (за счет обеспечения минимального воздушного зазора) с зажимной поверхностью электромагнита для обеспечения максимально возможных тяговых усилий. быть достигнутым.

Узлы электромагнита / соленоида

Мы можем поставить узлы и узлы по чертежам заказчика. Свяжитесь с нами, чтобы договориться о визите, запросить коммерческое предложение или получить техническую поддержку и помощь в проектировании.