2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Из чего сделан магнит

Как делают магниты

Главная » Наука и техника » Как делают магниты и какие их виды бывают | «Зачем и почему»

Приветствуем Вас, дорогие читатели, на нашем сайте!

Здесь вы сможете узнать множество интересных и зажигательных историй, множество фактов и объяснений в мире. На нашем сайте вы найдете много полезной и интересной информации из различных областей науки, спорта, природы, животных и многое многое другое.
Читайте и делитесь с друзьями!

В данной статье мы с Вами узнаем – КАК ДЕЛАЮТ МАГНИТЫ

Уникальные свойства некоторых веществ, всегда удивляли людей своею необычностью. Особое внимание привлекла способность некоторых металлов и камней – отталкиваться или притягиваться друг к другу. На протяжении всех эпох это вызвало интерес мудрецов и огромное удивление простых обывателей.

Начиная с 12 – 13 веков его начали активно применять в производстве компасов и других инновационных изобретений. Сегодня можно увидеть распространённость и разнообразие магнитов во всех сферах нашей жизни. Каждый раз, когда мы встречам очередное изделие из магнита, мы часто задаёмся вопросом: «Так как делают магниты?»

Из чего делают магниты?

Для производства постоянных и временных магнитов используют железо, неодим, бор, кобальт, самарий, альнико и ферриты.

Они в несколько этапов измельчаются и вместе плавятся, пекутся или спрессовываются до получения постоянного или временного магнитного поля. В зависимости от вида магнитов и требуемых характеристик, меняется состав и пропорции компонентов.

Как делают магниты разными способами

Прессованные магнитопласты – это магниты, полученные путем смешивания специального вида порошка NdFeB с полимерными связывающими материалами. Затем эта масса прессуется в форму и нагревается.

Магнитные изделия, получаемые таким способом, могут быть сложных форм, и обычно не требуют дополнительной обработки. Они имеют более низкую энергию продукта, чем спеченные магниты, до 10 МГсЭ.

Изотропные магнитопласты NdFeB могут быть намагничены в любом направлении.

При использовании специальных соленоидов можно получить многополюсные магниты или магниты со специальной формой магнитного поля.

Разумеется, такие сложные соленоиды могут стоить очень дорого в зависимости от сложности конструкции и требуемой производительности.

Литые магнитопласты – при этом способе производства магнитов порошок NdFeB смешивается с полимерным материалом и выдавливается в форму. Получающиеся магнитные изделия имеют энергию продукта до 5 МГсЭ, но могут быть сделаны замысловатых форм.

Спеченные неомагниты – мелкий порошок NdFeB запрессовывается в форму, затем спекается и обрабатывается до нужного размера (шлифуется).

Производство неодимовых магнитов – сложный высокотехнологичный процесс, требующий соблюдения состава, содержания примесей. Все операции, кроме шлифовки в размер, проводятся без доступа кислорода в вакууме или атмосфере инертных газов. Направление намагниченности задается текстурой магнитного поля во время прессования.

Изготовление электромагнитов

Электромагниты производятся с помощью обмотки проволоки вокруг металлического сердечника. Меняя размеры сердечника и длину проволоки меняют мощность поля, количество употребляемого электричества и размеры устройства.

Выплавка

Оператор загружает в электрическую вакуумную печь все компоненты будущего магнита. После проверки оборудования и соответствия количества материала, печь закрывают. С помощью насоса из камеры откачивают весь воздух и запускают процесс плавки.

Воздух из камеры извлекают для того, чтобы предотвратить окисление железа и возможную потерю мощности полей. Расплавленная смесь самостоятельно выливается в форму, а оператор ожидает ее полного остывания. В результате получается брикет, уже имеющий магнитные свойства.

Измельчение

Однородный сплав в специальных дробилках измельчают в два этапа.

В результате первичного дробления брикета, получают крупные частицы, размером в мелкую щебенку. После вторичного дробления образуется порошок с размером частиц в несколько микронов. Это необходимо, чтобы на следующем этапе, правильно выставить магнитные поля.

Прессование

Порошок загружают в специальный аппарат, где под воздействием магнитного поля и механического давления его прессуют в брикеты, требуемых размеров и форм. Во время воздействия магнитного поля, намагниченные частицы внутри порошка направляются в одну сторону.

В результате выравнивается полярность будущего магнита.

Готовые брикеты пакуют в герметичные пакеты и выкачивают изнутри воздух. Это необходимо, чтобы предотвратить окисление металла и потери магнитных свойств.

Спекание

Брикет помещают в специальную печь, из которой удаляют воздух и под воздействием высокой температуры спекают все компоненты в единый магнит. Изделие приобретает высокую прочность и увеличивает мощность магнитных полей.

Завершение производства

Магниты могут дополнительно нарезать, шлифовать и покрывать защитным слоем. Готовые изделия проходят контроль качества, упаковываются и отправляются заказчику.

Интересный факт: первая шахта по выработке магнитной руды была построена на холмах магнезии в Малой Азии. С ее недр было выработано множество тонн руды, которую использовали для производства компасов и других уникальных инструментов.

Технология производства магнитов заключается в смешивании нескольких компонентов и получении изделия, издающего магнитное поле. В зависимости от состава и пропорций, в каждом отдельном случае процесс будет немного отличаться. Готовые изделия будут использоваться в разных сферах нашей жизни, начиная от крупных электродвигателей и заканчивая сувенирами на холодильник.

Видео

Из чего сделан магнит?

Существуют три основных вида магнитов:
постоянные магниты;
временные магниты;
электромагниты.

Постоянные магниты

Постоянные магниты — наиболее привычный нам вид магнитов. Они постоянные в том смысле, что будучи однажды намагничены, эти магниты сохраняют некоторый уровень остаточной намагниченности. Разные виды постоянных магнитов имеют различные характеристики или свойства, относящиеся к тому, как легко они размагничиваются, насколько они сильные, как их сила меняется с температурой и т. д.

Для производства постоянных магнитов используются четыре основных класса материалов:

  • неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB, NIB);
  • самарий-кобальт (SmCo);
  • альнико (Alnico);
  • керамические (ферриты).

Временные магниты

Временные магниты — это магниты, которые действуют как постоянные магниты только тогда, когда находятся в сильном магнитном поле, и теряют свой магнетизм, когда магнитное поле исчезает. В качестве примера можно привести скрепки и гвозди, а также другие изделия из «мягкого» железа.

Электромагниты

Электромагнит — это туго намотанные на каркас витки провода, обычно с железным сердечником, который действует как постоянный магнит только тогда, когда по проводу течет ток. Сила и полярность магнитного поля, создаваемого электромагнитом, обусловлены изменением величины и направления электрического тока, текущего по проводу.

Читать еще:  Инструкция Как выкрутить сломанный болт: 100% Рабочий способ

Вы объяснили всё, кроме самого интересного. Почему притягивая груз(производя работу)магнит не теряет массу? Откуда берётся энергия?

==неужели на магните закон сохранения энергии «отдыхает» ?

А вопрос-то какой?

«Из чего сделан магнит?», а не «как он действует?»!

Ну ответ простой, но чтобы его понять нужно изучить нехилую науку под название Теория поля.

Дело, значит, вот в чем. Магнит не теряет массу, когда совершает работу, потому что он уже отдал часть своей массы на создание поля. Вес поля пропорционален его силе, то есть магнитной индукции или, если поле электрическое, напряженности. Если мы сведем близко 2 заряда, сделав диполь, то высвободится энергия, равная той, которую потеряло общее поле по сравнению с двумя раздельными. И соответственно уменьшится напряженность. Напомню, что напряженность единичного заряда спадает пропорционально квадрату расстояния, а диполя — как куб.

Давайте не путать детей. :-))

Для изготовления постоянных магнитов используют, в основном, 3 металла — железо, кобальт и никель. Они являются наиболее доступными и сильными ферромагнетиками. А добавки редкоземельных элементов и прочие технологические ухищрения позволяют улучшить остаточную индукцию -‘сила магнита’ и сопротивляемость размагничиванию(коэрцитивная сила).

Таинственное «альнико» всего лишь сплав алюминия, никеля и кобальта. (Al-Ni-Co)

Ферриты вовсе не обязательно керамические.

То есть, приведенная классификация не вполне корректна.

‘Мягкость’ железа, как материала и ‘магнитомягкость’ — немного разные вещи. Кучка обычных канцелярских скрепок или мелких гвоздей, после того как их отдерут от сильного магнита, будет ‘липнуть’ друг к другу достаточно долгое время.

Теперь электромагниты. Сила электромагнита зависит в первую очередь от силы тока и количества витков, а не от __ИЗМЕНЕНИЯ__ величины тока. В электротехнике даже используется такой технический показатель — Ампер-витки. Ну и материал сердечника играет не последнюю роль.

3 разных типа магнитов и их применение

Магниты — это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. Это невидимое поле, известное как магнитное поле, отвечает за ключевые свойства магнита.

Древние люди использовали магниты по крайней мере с 500 г. до н.э., и самые ранние известные описания таких материалов и их характеристики происходят из Китая, Индии и Греции около 25 веков назад. Однако искусственные магниты были созданы еще в 1980-х годах.

Очевидно, что не все магниты состоят из одних и тех же веществ, и поэтому их можно разделить на разные классы в зависимости от их состава и источника магнетизма. Ниже приведен подробный список трех основных типов магнитов с указанием их свойств, прочности, а также промышленного и непромышленного применения.

1. Постоянные магниты

После намагничивания постоянные магниты могут сохранять магнетизм в течение продолжительного времени. Они сделаны из материалов, которые могут намагничиваться и создают собственное постоянное магнитное поле.
Обычно постоянные магниты изготавливаются из четырех различных типов материалов:

I) Ферритовые магниты

Стек ферритовых магнитов | Изображение предоставлено: Викимедиа

Ферритовые магниты (также называемые керамическими магнитами) являются электроизоляционными. Они темно-серого цвета и выглядят как карандашный грифель.

Ферриты обычно представляют собой ферромагнитные керамические соединения, получаемые путем смешивания больших количеств оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель. Некоторые ферриты имеют кристаллическую структуру, например ферриты стронция и бария.

Они довольно популярны благодаря своей природе: они не подвержены коррозии и, следовательно, используются для продления жизненного цикла многих продуктов. Ферритовые магниты могут использоваться в чрезвычайно жарких условиях (до 300 градусов Цельсия), и стоимость изготовления таких магнитов также низкая, особенно если они производятся в больших объемах.

Они могут быть далее подразделены на «твердые», «полужесткие» или «мягкие» ферриты, в зависимости от их магнитных свойств.

Поскольку твердые ферриты трудно размагничивать, они обладают высокой коэрцитивной силой. Они используются для изготовления магнитов, например небольших электродвигателей и громкоговорителей. Мягкие ферриты, с другой стороны, имеют низкую коэрцитивную силу и используются для изготовления электронных индукторов, трансформаторов и различных микроволновых компонентов.

II) магниты Алнико

Магнит-подкова из алнико 5 | Эта U-образная форма образует мощное магнитное поле между полюсами, позволяя магниту захватывать тяжелые ферромагнитные материалы.

Магниты алнико состоят из алюминия (Al), никеля (Ni) и кобальта (Co), отсюда и название al-ni-co. Они часто включают титан и медь. В отличие от керамических магнитов, они являются электропроводящими и имеют высокие температуры плавления.

Чтобы классифицировать их (основываясь на их магнитных свойствах и химическом составе), Ассоциация производителей магнитных материалов присвоила им номера, такие как Alnico 3 или Alnico 7.

Алникос был самым сильным типом постоянных магнитов до развития редкоземельных магнитов в 1970-х годах. Известно, что они создают высокую напряженность магнитного поля на своих полюсах — до 0,15 Тесла, что в 3000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли.

Сплавы Alnico могут сохранять свои магнитные свойства при высоких рабочих температурах, вплоть до 800 градусов Цельсия. Фактически, они являются единственными магнитами, которые имеют магнетизм при нагревании раскаленным докрасна.

Эти магниты широко используются в бытовых и промышленных применениях: несколько примеров — это магнетронные трубки, датчики, микрофоны, электродвигатели, громкоговорители, электронные трубки, радары.

III) Редкоземельные магниты

Как следует из названия, редкоземельные магниты изготавливаются из сплавов редкоземельных элементов. Это самый сильный тип постоянных магнитов, разработанный в 1970-х годах. Их магнитное поле может легко превышать 1 Тесла.

Два типа редкоземельных магнитов — самарий-кобальтовые и неодимовые магниты. Оба уязвимы для коррозии и очень хрупкие. Таким образом, они покрыты определенным слоем (слоями), чтобы защитить их от сколов или поломок.

Самарий-кобальтовые магниты состоят из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония. Они могут сохранять свои магнитные свойства при высоких температурах и обладают высокой устойчивостью к окислению.

Из-за их меньшей напряженности магнитного поля и высокой стоимости производства они используются реже, чем другие редкоземельные магниты. В настоящее время они используются в настольном ядерно-магнитно-резонансном спектрометре, высококачественных электродвигателях, турбомашиностроении и во многих областях, где производительность должна соответствовать изменению температуры.

Неодимовые магниты, с другой стороны, являются наиболее доступным и сильным типом редкоземельных магнитов. Они представляют собой тетрагональную кристаллическую структуру, изготовленную из сплавов неодима, бора и железа.

Благодаря своим меньшим размерам и небольшому весу они заменили ферритовые и алникомагниты в многочисленных применениях в современных технологиях. Например, неодимовые магниты в настоящее время используются в головном приводе для компьютерных жестких дисков, электродвигателей для аккумуляторных инструментов, механических переключателей электронных сигарет и динамиков мобильных телефонов.

IV) одномолекулярные магниты

Универсальный внутриклеточный белок, называемый ферритином, считается магнитом с одной молекулой. Он хранит железо и выпускает его контролируемым образом.

К концу 20-го века ученые узнали, что некоторые молекулы [которые состоят из ионов парамагнитного металла] могут проявлять магнитные свойства при очень низких температурах. Теоретически они способны хранить информацию на уровне магнитных доменов и обеспечивать гораздо более плотный носитель, чем традиционные магниты.

Одномолекулярные магниты состоят из кластеров марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Было обнаружено, что некоторые цепные системы, такие как одноцепные магниты, сохраняют магнетизм в течение длительного периода времени при более высоких температурах.

Читать еще:  Оборудование для художественной гибки металла – автоматическое и ручное

Исследователи в настоящее время изучают монослои таких магнитов. Одним из ранних соединений, которое было исследовано в качестве одно-молекулярного магнита, является додекануклеарная марганцевая клетка.

Потенциальные возможности применения этих магнитов огромны. К ним относятся квантовые вычисления, хранение данных, обработка информации и биомедицинские приложения, такие как контрастные агенты МРТ.

2. Временные магниты

Некоторые объекты могут быть легко намагничены даже слабым магнитным полем. Однако, когда магнитное поле удалено, они теряют свой магнетизм.

Временные магниты различаются по составу: они могут быть любым объектом, который действует как постоянный магнит в присутствии магнитного поля. Например, магнитомягкий материал, такой как никель и железо, не будет притягивать скрепки после удаления внешнего магнитного поля.

Когда постоянный магнит подносится к группе стальных гвоздей, гвозди прикрепляются друг к другу, а затем к постоянному магниту. В этом случае каждый гвоздь становится временным магнитом, а когда постоянный магнит удаляется, они больше не прикрепляются друг к другу.

Временные магниты в основном используются для изготовления временных электромагнитов, сила которых может варьироваться в соответствии с требованиями. Они также используются для разделения материалов, сделанных из металла, на складах металлолома и дают новый импульс современной технологии — от высокоскоростных поездов до высокотехнологичного пространства.

3. Электромагнит

Электромагнит притягивающий железные опилки

Электромагнит был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1824 году. Затем он был систематически усовершенствован и популяризирован американским ученым Джозефом Генри в начале 1830-х годов.

Электромагниты представляют собой плотно намотанные витки провода, которые функционируют как магниты при прохождении электрического тока. Его также можно классифицировать как временный магнит, поскольку магнитное поле исчезает, как только ток отключается.

Полярность и напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитом, можно регулировать, изменяя направление и величину тока, протекающего через провод. Это главное преимущество электромагнитов перед постоянными магнитами.

Для усиления магнитного поля катушка обычно наматывается на сердечник из «мягкого» ферромагнитного материала, такого как мягкая сталь. Провод, свернутый в одну или несколько петель, называется соленоидом.

Эти типы магнитов широко используются в электрических и электромеханических устройствах, включая жесткие диски, громкоговорители, жесткие диски, трансформаторы, электрические звонки, МРТ-машины, ускорители частиц и различные научные приборы.

Электромагниты также используются в промышленности для захвата и перемещения тяжелых предметов, таких как металлолом и сталь.

Часто задаваемые вопросы

Из чего сделаны магниты?

Ферриты — это ферромагнитные соединения, полученные путем смешивания большого количества оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель.

  • Магниты AlNiCo содержат алюминий, никель и кобальт.
  • Самарий-кобальтовые магниты изготавливаются из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония.
  • Неодимовый магнит, самый сильный тип редкоземельного магнита, изготавливается из сплавов неодима, бора и железа.
  • Одномолекулярные магниты содержат кластеры марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта.

Что такое природный магнит?

Природные магниты — это постоянные магниты, которые встречаются в природе естественным образом. В отличие от искусственных магнитов, они никогда не теряют своей магнитной силы при нормальных условиях.

Самый сильный природный магнит — магнитный камень, кусок минерального магнетита. Он черный или коричневато-черный и блестит при полировке. Кусочки магнитного камня фактически использовались в самых первых когда-либо созданных магнитных компасах.

Какой магнит самый сильный?

Самым сильным типом постоянного магнита, имеющегося в продаже, являются неодимовые (Nd) магниты. Они изготавливаются путем смешивания неодима, железа и бора с образованием тетрагональной кристаллической структуры Nd2Fe14B. Это соединение было впервые обнаружено компаниями General Motors и Sumitomo Special Metals (работавшими независимо друг от друга) в 1984 году.

Влияют ли магниты на человеческий мозг?

Да. Поскольку нейроны электрически заряжены, магнитное поле может вызвать протекание тока через нейроны. Это может изменить активность нейронов.

До сих пор нейробиологи использовали транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) для улучшения времени реакции, памяти и некоторых других когнитивных способностей. Однако, несмотря на некоторые положительные результаты, долгосрочные эффекты не совсем понятны.

Могут ли магниты потерять свой магнетизм?

Да, даже постоянные магниты могут потерять свой магнетизм при определенных условиях. Например:

Избыточное нагревание: ферромагнитные материалы теряют свой магнетизм при нагревании выше определенной точки, называемой температурой Кюри. Неодимовые магниты демонстрируют лучшие магнитные характеристики до 150 ° C. Выше этой точки они теряют часть своих характеристик при повышении температуры на каждый градус.

Размагничивание: постоянные магниты можно размагнитить, подвергая их достаточно сильному магнитному полю противоположной полярности. Способность магнита противостоять внешнему магнитному полю, не размагничиваясь, называется коэрцитивной силой.

Удар: более старые материалы, такие как AlNiCo и магнитная сталь, имеют низкую коэрцитивную силу. Они подвержены размагничиванию, если через материал передается достаточная энергия посредством удара. Этот шок может быть вызван ударами молотка по материалу или его падением.

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Каждый человек хотя бы раз слышал о такой штуке, как неодимовый магнит. При этом далеко не каждый до конца понимает, что это такое и для чего оно нужно. А также, в чем подлинная ценность этих магнитиков. Самое время разобраться в вопросе поподробнее, узнав историю открытия, область применения, а также плюсы и минусы, связанные с использованием неодимовых магнитов.

1. Что такое «неодимовый магнит»

Неодимовый магнит – это магнит, созданный на основе сплавов железа, неодима и бора. Обозначаются они сочетаниями букв NIB, Neo, а также NdFeB. Их главная особенность заключается в том, что они представляют собой сверхмощную магнитную структуру на основе кристаллической структуры тетрагонального типа Nd2Fe14B. Появился неодимовый магнит не так уж давно. Впервые получили его только в 1982 году в США не без помощи японских ученых.

2. Как производят эти магниты

Производятся неодимовые магниты двумя способами. Сначала железо, бор и неодим приводят в порошкообразное состояние, после чего все ингредиенты перемешиваются и помещаются в специальную термопечь, где порошок запекается при температуре около 1200 градусов по Цельсию, а также (параллельно с этим) подвергается сильнейшему давлению. На выходе получается готовый магнит.

Второй способ похож на первый, однако в этом случае в разогретые ингредиенты впрыскивают специальный полимер, после чего сразу же производится формовка быстро застывающего неодимового магнита.

3. Область применения

Сегодня область применения неодимовых магнитов настолько широка, что было бы куда проще перечислить те области, где их точно найти не удастся. Такие магнитики можно найти в подавляющем большинстве предметов электротехники, детских игрушках, бытовых аксессуарах, различных сложных устройствах, автомобилях и многом другом. В фермерском хозяйстве неодимовые магниты помогают извлекать из грунта металлический мусор, в автомобилях с их помощью чистят масло, а в медицине неодимовые магниты применяются в подавляющем большинстве современного оборудования.

4. Очевидные плюсы

Первым и самым главным плюсом неодимового магнита является то, что создаваемое им поле притяжения намного превосходит по своей мощности то поле, что создает обычный магнит. Кроме того, NIB очень долговечны. Показатель естественного размагничивания составляет только 1-2% в год. Наконец, относительно низкая стоимость производства данного изделия, позволяет применять его буквально повсеместно.

Читать еще:  Шелкография – это не просто печать, а процесс с множеством сопутствующих технологий

5. Минусы

Конечно же, у неодимовых магнитов есть и некоторые недостатки. Во-первых, они достаточно хрупки и могут быть легко повреждены (расколоты) даже при незначительных физических нагрузках. Во-вторых, неправильное применение NIB способно нанести вред металлическим конструкциям и даже здоровью человека. Кстати, давать детям неодимовые магниты категорически запрещено. В-третьих, из-за сильного притяжения, разъединить два таких магнитика может быть крайне тяжело.

Из чего сделан магнит?

Постоянные магниты бывают разные.. .
ФЕРРИТОВЫЕ магниты были разработаны в середине 50-х годов прошлого столетия как альтернатива более дорогим постоянным магнитам на основе металлических сплавов. Имея относительно низкие показатели остаточной индукции и энергетического произведения, будучи довольно хрупкими и твердыми, постоянные магниты из феррита имеют ряд несомненных достоинств, среди которых слабая подверженность размагничиванию, коррозионная стойкость и, конечно же, низкая стоимость. Благодаря этому постоянные магниты из ферритов и по сей день занимают по объему потребления около 75% мирового рынка постоянных магнитов.
Поскольку магнитотвердые ферриты относятся к керамике, они очень хрупки и склонны к разрушению при ударе или изгибе. Рабочие температуры магнитотвердых ферритов находятся в интервале от – 40 до + 250°С. Изменение температуры оказывает влияние на магнитные свойства изделия. Постоянные магниты, эксплуатируемые при низких температурах, могут терять намагниченность.

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ магниты — это магниты, произведенные с добавлением элементов лантаноидной группы. Двумя элементами этой группы, наиболее часто используемыми при производстве постоянных магнитов, являются неодим (Nd) и самарий (Sm). Существует большое количество смесей и сплавов с использованием этих элементов, но наиболее часто используются сплавы неодим-железо-бор (Nd Fe B) и самарий-кобальт (SmCo).
Магнитотвердые материалы на основе редкоземельных металлов обладают более высокими магнитными параметрами по сравнению с литыми и ферритовыми материалами.
Высокая удельная магнитная энергия и сопротивляемость внешним размагничивающим полям делают их незаменимыми в системах приборов и устройств с высокой интенсивностью магнитных полей, а также открывают возможности уменьшения габаритов и улучшения технико-экономических показателей комплектующих изделий. Большая коэрцитивная сила редкоземельных магнитов обеспечивает надежную работу изделий в сильных размагничивающих полях и больших немагнитных зазорах. Постоянные магниты из магнитотвердого материала Nd Fe B обладают уникальными возможностями для миниатюризации и упрощения конструкций магнитных систем и позволяют создать наиболее мощные и эффективные источники магнитного поля. Сплав SmCo стал доступен для широкого использования в 1970 году. На сегодняшний день он обладает комбинацией чрезвычайно высоких магнитных свойств: высокие значения остаточной магнитной индукции (Br), коэрцитивной силы (Hсв) , высокая температурная стабильность и устойчивость к процессам коррозии.
Постоянные магниты на основе SmCo обладают не только высокой коэрцитивной силой, но и отличной температурной стабильностью. Рабочая температура у этой группы магнитов – до 250°С.

ЛИТЫЕ или МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ постоянные магниты. Появившись впервые в 30-х годах прошлого столетия, постоянные магниты на основе сплава Al-Ni-Co-Fe, часто называемые Альнико (ЮНДК — в России) в настоящее время уверенно занимают свою нишу на рынке магнитных материалов. Во многом это связано с тем, что, обладая рядом ценных свойств, таких как большое значение магнитной индукции, рекордно высокая температурная и временная стабильность, возможность работы при высоких температурах, эти магниты значительно дешевле магнитов SmCo.Монокристаллические постоянные магниты из сплава AlNiCo обладают уникальной температурной и временной стабильностью, стойкостью к воздействию вибрации и радиации. Рабочая температура данных магнитов – от -50 до + 500°С. Эти магниты применяются в особо точных приборах и изделиях специального назначения.
Постоянные магниты на базе Al-Ni-Co обладают высокой устойчивостью магнитных параметров при разнообразных механических и климатических воздействиях, а также высокой коррозионной стойкостью.

_Magnet: Программа-калькулятор индукции магнитного поля
кольцевого (цилиндрического) магнита методом эквивалентного соленоида

Рис. 1. Представление цилиндрического постоянного магнита эквивалентным соленоидом.

Постоянный магнит с аксиальным направлением намагниченности, в частности, цилиндрический, можно рассматривать как однослойный соленоид с бесконечно тонкой обмоткой, геометрически соответствующей боковой поверхности магнита, по которой течет намагничивающий ток I (см. рис. 1). Условием эквивалентности магнита и соленоида является равенство их магнитных моментов. Магнитный момент магнита (P) может быть найден по формуле:

P = M V = M S H, где M – намагниченность магнита, V – его объем, S – площадь сечения, H – высота.

Магнитный момент эквивалентного соленоида:

P = j H S, где j = I/H – линейная плотность намагничивающего тока.

Для материалов с прямоугольной петлей гистерезиса (феррит бария, феррит стронция, неодим-железо-бор, самарий-кобальт и т. п.) :

Br/m0, где Br – остаточная индукция, m0 = 4p10-7 Гн/м – магнитная постоянная. Таким образом, линейную плотность намагничивающего тока можно выразить приближенной формулой:

Кольцевой постоянный магнит с аксиальным направлением намагниченности может быть представлен как два однослойных цилиндрических соленоида с бесконечно тонкими обмотками, вложенные друг в друга. Соленоид диаметром D2 и высотой H соответствует внешней боковой поверхности магнита, а соленоид диаметром D1 и высотой H – внутренней поверхности отверстия. Намагничивающие токи в соленоидах равны по величине и противоположны по направлению.

Рассчитать величину и направление вектора магнитной индукции B в произвольной точке магнитного поля, создаваемого в вакууме (или воздухе) однослойным соленоидом с известной линейной плотностью тока, можно с помощью закона Био – Савара – Лапласа [2].

Программа Annular Magnet (A_Magnet)

Рис. 2. Внешний вид окна программы A_Magnet (версия 1.01).

Входные данные:
D1 — диаметр отверстия магнита, м;
D2 — внешний диаметр магнита, м;
H — высота магнита, м;
Br — остаточная индукция материала магнита, Тл;
x — радиус точки (относительно точки (0, 0) — центра магнита) , в которой требуется рассчитать составляющие магнитной индукции, м;
z — высота точки (относительно точки (0, 0) — центра магнита) , в которой требуется рассчитать составляющие магнитной индукции, м.

Выходные данные:
Bx (x, z) — радиальная составляющая магнитной индукции в точке с координатами (x, z) (относительно точки (0, 0) — центра магнита) , Тл;
Bz (x, z) — аксиальная составляющая магнитной индукции в точке с координатами (x, z) (относительно точки (0, 0) — центра магнита) , Тл;
B — модуль магнитной индукции в точке с координатами (x, z) (относительно точки (0, 0) — центра магнита) , Тл
f — угол между вектором магнитной индукции в точке с координатами (x, z) и осью Z, градусов.

Программа A_Magnet позволяет рассчитывать по заданным геометрическим размерам (D1, D2, H) магнита и остаточной индукции (Br) материала, из которого сделан магнит, величину магнитной индукции (B, Bx, Bz) в заданной точке пространства (x, z). Расчеты производятся в системе СИ. Результаты выводятся на экран монитора.

Используя принцип суперпозиции [2], можно рассчитывать магнитные поля систем кольцевых (цилиндрических) постоянных магнитов.

Демонстрационная версия программы A_Magnet:

Версия 1.01: A_Magnet101d.rar (

Демонстрационная версия программы позволяет рассчитывать индукцию магнитного поля на оси магнита (x = 0). Точность расчетов несколько ниже, чем в основной версии. Программа может работать с операционными системами (ОС) Windows 3.1, Windows 95, 98, XP и Vista (с другими ОС семейства Windows не проверялась) .

Источники:

http://pochemu-zachem.ru/kak-delajut-magnity/

http://elementy.ru/email/27799/iz_chego_sdelan_magnit

3 разных типа магнитов и их применение

http://masterok.livejournal.com/6064149.html

http://otvet.mail.ru/question/18096852

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector