Επί του παρόντος, πολλές εφαρμογές των μαγνητών βασίζονται στην αρχή ότι οι ίδιοι πόλοι απωθούν και οι αντίθετοι πόλοι προσελκύουν και προσροφούν σιδηρομαγνητικές ουσίες, όπως διάφορες μαγνητικές συσκευές, δομές μαγνητικής σύνδεσης, εξοπλισμός μαγνητικού διαχωρισμού, εξοπλισμός μαγνητικής μετάδοσης κ.λπ.
Για μαγνητικές εφαρμογές, όλοι δίνουν μεγάλη προσοχή στην έλξη των μαγνητών. Η δύναμη έλξης ενός μαγνήτη μπορεί να υπολογιστεί. Ο ακόλουθος τύπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αναφορά. Ωστόσο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι προεπιλεγμένες συνθήκες του τύπου είναι ιδανικές, δηλαδή, η κατανομή του μαγνητικού πεδίου είναι πολύ ομοιόμορφη και η μαγνητική διαπερατότητα του έλξης αντικειμένου είναι πολύ υψηλή (ασθενώς μαγνητικά υλικά όπως ανοξείδωτος χάλυβας σειράς 300 και κάποια άλλα τα κράματα σιδήρου δεν ισχύουν), το πάχος και η περιοχή προσρόφησης είναι επαρκή (η αύξηση του πάχους και της επιφάνειας της δύναμης αναρρόφησης δεν θα αυξηθεί, δηλαδή, ανεξάρτητα από τη μαγνητική διαρροή), ακόμη και έτσι η υπολογισμένη τιμή μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο ως αναφορά και δεν μπορεί να χρησιμοποιείται ως ακριβής υπολογισμός.
F(N)=2*S(m²)*B(T)²/μ0
Μεταξύ αυτών, το S αντιπροσωπεύει την περιοχή προσρόφησης, το B αντιπροσωπεύει την πυκνότητα της μαγνητικής ροής του διακένου αέρα και το μ0 είναι η θετική μαγνητική διαπερατότητα του αέρα (είναι σταθερά, μ0=4π*10-7 ).
Πώς να βελτιώσετε την έλξη των μαγνητών;
Από τον τύπο, μπορούμε να δούμε ότι η έλξη ενός μαγνήτη είναι ανάλογη με την περιοχή προσρόφησης και την πυκνότητα ροής του διακένου αέρα. Μπορεί να φανεί ότι η αύξηση της περιοχής προσρόφησης και η αύξηση της πυκνότητας ροής του διακένου αέρα είναι οι δύο κύριοι τρόποι βελτίωσης της έλξης του μαγνήτη.
1. Αυξήστε την περιοχή προσρόφησης
Το προς έλξη αντικείμενο πρέπει τουλάχιστον να καλύπτει την επιφάνεια προσρόφησης του μαγνήτη και το πάχος του προς έλξη αντικειμένου μπορεί να αυξηθεί εάν οι συνθήκες το επιτρέπουν.
Όταν ένας μαγνήτης έλκει μια σιδερένια πλάκα:
Όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή της πλάκας σιδήρου, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη αναρρόφησης μεταξύ του μαγνήτη και της πλάκας σιδήρου. όταν η περιοχή προσρόφησης είναι ίση με την περιοχή του μαγνήτη, η τάση της δύναμης αναρρόφησης να αυξάνεται σταδιακά θα επιβραδυνθεί. Όταν η πλάκα σιδήρου είναι αρκετά μεγάλη, είναι δυνατό να αυξηθεί η περιοχή της πλάκας σιδήρου. Η ισχύς αναρρόφησης δεν θα βελτιωθεί.
Όταν η περιοχή της πλάκας σιδήρου είναι η ίδια, όταν το πάχος της πλάκας σιδήρου είναι λεπτό, η αύξηση του πάχους της πλάκας σιδήρου μπορεί να αυξήσει τη δύναμη αναρρόφησης. Όταν η πλάκα σιδήρου είναι παχύτερη, η αύξηση της δύναμης αναρρόφησης που προκαλείται από την αύξηση του πάχους της πλάκας σιδήρου θα ισοπεδωθεί σταδιακά μέχρι να μην υπάρξει βελτίωση.
2. Αυξήστε την πυκνότητα μαγνητικής ροής του διακένου αέρα
Όταν η περιοχή προσρόφησης S παραμένει αμετάβλητη, είναι μια πιο αποτελεσματική μέθοδος για την αύξηση της δύναμης αναρρόφησης αυξάνοντας την πυκνότητα μαγνητικής ροής του διακένου αέρα και μειώνοντας τη μαγνητική διαρροή. Η πολυπολική μαγνήτιση μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη μαγνητική διαρροή.
Από το διάγραμμα προσομοίωσης μαγνητικού πεδίου, μπορούμε να δούμε ότι μετά την αλλαγή του μαγνήτη σε διπολική μαγνήτιση, η διαρροή μαγνητικής ροής μειώνεται σημαντικά και ένα μεγάλο μέρος των γραμμών μαγνητικού πεδίου σχηματίζει έναν κλειστό βρόχο μαγνητικού κυκλώματος μέσα στο προσροφημένο τεμάχιο σιδήρου.
Εάν ο αριθμός των πόλων αυξηθεί περαιτέρω και προστεθεί ένα μαγνητικό αγώγιμο φύλλο στο κάτω μέρος του μαγνήτη, η διαρροή μαγνητικής ροής θα μειωθεί περαιτέρω και η δύναμη αναρρόφησης θα βελτιωθεί περαιτέρω.
Η τρέχουσα τάση σχεδιασμού των μαγνητικών εξαρτημάτων είναι η μεγιστοποίηση της χρήσης του μαγνητικού πεδίου. Μέσω του σχεδιασμού πολυπολικών μαγνητικών κυκλωμάτων ή μαγνητικών κυκλωμάτων Halbach, ή με την καθοδήγηση ορισμένων υλικών με υψηλή μαγνητική διαπερατότητα, το μαγνητικό πεδίο μπορεί να περάσει από όσο το δυνατόν μεγαλύτερο μέρος του αντικειμένου. Η έλξη αντικειμένων σχηματίζει έναν κλειστό βρόχο του μαγνητικού κυκλώματος. Οι τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν:
Οι λαστιχένιοι μαγνήτες είναι σχεδιασμένοι για μαγνήτιση πολλαπλών επιπέδων, μερικοί είναι πολυπολικοί διπλής όψης και άλλοι πολυπολικοί μονής όψης. Η απόδοση του μαγνήτη των ελαστικών μαγνητών είναι πολύ χαμηλή, αλλά μετά από μια σχεδίαση πολυπολικού μαγνητικού κυκλώματος, το μαγνητικό πεδίο κατανέμεται πυκνά στην επιφάνεια. Η μαγνητική διαρροή είναι πολύ μικρή κατά τη διάρκεια της προσρόφησης, με αποτέλεσμα καλύτερο αποτέλεσμα προσρόφησης.
Οι μαγνητικές συσκευές όπως οι συσκευές αναρρόφησης πόρτας καθοδηγούνται από μαγνητικά διαπερατά φύλλα. Κατά την προσρόφηση, το μαγνητικό κύκλωμα σχηματίζεται σχεδόν από το αντικείμενο που πρόκειται να προσροφηθεί. Με αυτόν τον τρόπο, ο ρυθμός χρήσης του μαγνητικού πεδίου είναι πολύ υψηλός. Η διαισθητική εμπειρία είναι αυτή μιας μικρής μαγνητικής συσκευής αναρρόφησης. (Μερικοί εξακολουθούν να χρησιμοποιούν φερρίτη) και η δύναμη αναρρόφησης είναι τεράστια όταν έρχεται σε άμεση επαφή.
Ο σχεδιασμός των μαγνητικών μερών είναι αδιαχώριστος από την εξέταση της απόστασης προσρόφησης. Η προαναφερθείσα προσρόφηση βασίζεται στην άμεση επαφή. Εάν η απόσταση αλλάξει, η δύναμη αναρρόφησης αλλάζει συχνά πολύ. Το παρακάτω σχήμα δείχνει αρκετές τυπικές μαγνητικές έλξεις ενός μαγνήτη. Οι συσκευές και τα πολυπολικά μαγνητικά εξαρτήματα έχουν παρόμοιο κανόνα. Όσο περισσότεροι πόλοι υπάρχουν, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη αναρρόφησης σε απόσταση 0, αλλά η εξασθένηση γίνεται πιο εμφανής όσο αυξάνεται η απόσταση.
