În prezent, multe aplicații ale magneților se bazează pe principiul că polii asemănați resping și polii opuși atrag și adsorb substanțe feromagnetice, cum ar fi diverse dispozitive magnetice, structuri de conexiune magnetică, echipamente de separare magnetică, echipamente de transmisie magnetică etc.
Pentru aplicațiile magnetice, toată lumea acordă o mare atenție atracției magneților. Forța de atracție a unui magnet poate fi calculată. Următoarea formulă poate fi utilizată pentru referință. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că condițiile implicite ale formulei sunt ideale, adică distribuția câmpului magnetic este foarte uniformă și permeabilitatea magnetică a obiectului atras este foarte mare (materiale slab magnetice, cum ar fi oțel inoxidabil seria 300 și altele aliajele feroase nu sunt aplicabile), grosimea și aria de adsorbție sunt suficiente (creșterea grosimii și a suprafeței forța de aspirație nu va crește, adică indiferent de scurgerea magnetică), chiar dacă valoarea calculată poate fi folosită doar ca referință și nu poate fi folosit ca un calcul precis.
F(N)=2*S(m²)*B(T)²/μ0
Dintre ele, S reprezintă aria de adsorbție, B reprezintă densitatea fluxului magnetic al spațiului de aer și μ0 este permeabilitatea magnetică pozitivă a aerului (este o constantă, μ0=4π*10-7 ).
Cum să îmbunătățim atracția magneților?
Din formulă, putem observa că atracția unui magnet este proporțională cu aria de adsorbție și cu densitatea fluxului de aer. Se poate observa că creșterea zonei de adsorbție și creșterea densității fluxului de aer sunt cele două modalități majore de îmbunătățire a atracției magnetului.
1. Măriți zona de adsorbție
Obiectul care trebuie atras trebuie să acopere cel puțin suprafața de adsorbție a magnetului, iar grosimea obiectului care trebuie atras poate fi mărită dacă condițiile o permit.
Când un magnet atrage o placă de fier:
Cu cât suprafața plăcii de fier este mai mare, cu atât forța de aspirație dintre magnet și placa de fier este mai mare; când aria de adsorbție este egală cu aria magnetului, tendința de creștere a forței de aspirație va încetini treptat. Când placa de fier este suficient de mare, este posibil să măriți suprafața plăcii de fier. Puterea de aspirare nu va fi îmbunătățită;
Când suprafața plăcii de fier este aceeași, când grosimea plăcii de fier este subțire, creșterea grosimii plăcii de fier poate crește forța de aspirație. Când placa de fier este mai groasă, creșterea forței de aspirație cauzată de creșterea grosimii plăcii de fier se va nivela treptat până când nu va exista nicio îmbunătățire.
2. Creșteți densitatea fluxului magnetic al spațiului de aer
Atunci când aria de adsorbție S rămâne neschimbată, este o metodă mai eficientă de a crește forța de aspirație prin creșterea densității fluxului magnetic al spațiului de aer și reducerea scurgerilor magnetice. Magnetizarea multipoli poate reduce eficient scurgerea magnetică.
Din diagrama de simulare a câmpului magnetic, putem vedea că, după ce magnetul este schimbat la magnetizare bipolară, scurgerea fluxului magnetic este redus semnificativ, iar o mare parte a liniilor câmpului magnetic formează o buclă de circuit magnetic închis în interiorul piesei de fier adsorbit.
Dacă numărul de poli crește și mai mult și se adaugă o foaie conductivă magnetică în partea de jos a magnetului, scurgerea fluxului magnetic va fi redusă și mai mult și forța de aspirație va fi îmbunătățită în continuare.
Tendința actuală de proiectare a pieselor magnetice este de a maximiza utilizarea câmpului magnetic. Prin proiectarea circuitelor magnetice multipolare sau a circuitelor magnetice Halbach, sau cu ghidarea unor materiale cu permeabilitate magnetică ridicată, câmpul magnetic poate trece prin cât mai mult obiect. Atragerea obiectelor formează o buclă închisă a circuitului magnetic. Aplicațiile tipice includ:
Magneții din cauciuc sunt proiectați pentru magnetizare pe mai multe niveluri, unii sunt multipoli cu două fețe, iar alții sunt multipoli cu o singură față. Performanța magnetică a magneților din cauciuc este foarte scăzută, dar după un design de circuit magnetic multipolar, câmpul magnetic este distribuit dens pe suprafață. Scurgerea magnetică este foarte mică în timpul adsorbției, rezultând un efect de adsorbție mai bun;
Dispozitivele magnetice, cum ar fi dispozitivele de aspirare a ușilor, sunt ghidate de foi permeabile magnetice. La adsorbție, circuitul magnetic este aproape format din obiectul de adsorbit. În acest fel, rata de utilizare a câmpului magnetic este foarte mare. Experiența intuitivă este aceea a unui mic dispozitiv magnetic de aspirație. (Unii încă mai folosesc ferită), iar forța de aspirație este uriașă atunci când sunt în contact direct.
Proiectarea pieselor magnetice este inseparabilă de luarea în considerare a distanței de adsorbție. Adsorbția menționată mai sus se bazează pe contact direct. Dacă distanța se modifică, forța de aspirație se schimbă adesea foarte mult. Figura următoare prezintă câteva atracții magnetice tipice cu un singur magnet. Dispozitivele și componentele magnetice multipolare au o regulă similară. Cu cât sunt mai mulți poli, cu atât forța de aspirație este mai mare la distanța 0, dar atenuarea devine mai evidentă pe măsură ce distanța crește.
