Постійний магніт

Постійний магніт

постійний магніт

постійний магніт постійний магніт

виріб певної форми (наприклад, у вигляді підкови, смуги, стрижня) з попередньо намагніченого матеріалу, здатного зберігати значну магнітну індукцію після усунення намагнічує поле. Застосовується як джерело постійного магнітного поля в електротехнічних, радіотехнічних та електронних пристроях.

Постійний магніт

Постійний магніт, виріб з магнітотверді матеріалу, автономне джерело постійного магнітного поля.

Магніти [грец. magnetis, від Magnetis Lithos, — камінь з Магнесии (древнє місто в Малій Азії)] бувають природні та штучні. Природним магнітом є шматок залізної руди, що володіє здатністю притягувати до себе знаходяться поблизу невеликі залізні предмети. Гігантськими природними магнітами є Земля й інші планети (див.

Магнітосфера (см. Магнітосфера)), так як вони мають магнітним полем. Штучні магніти являють собою предмети і вироби, що отримали магнітні властивості в результаті контакту з природним магнітом або намагнічені в магнітному полі.

Постійний магніт є штучним магнітом.

У найбільш простих випадках постійний магніт являє собою тіло (у вигляді підкови, смуги, шайби, стержня і т. Д.), Пройшла відповідну термічну обробку і попередньо намагнічене до насичення. Постійний магніт зазвичай входить як складова частина в магнітну систему, призначену для формування магнітного поля. Напруженість магнітного поля, що формується постійним магнітом, може бути як постійна, так і регульована.

Різні частини постійного магніту притягують залізні предмети по-різному. Кінці магніту, де тяжіння максимальне, називаються полюсами магніту, а середня частина, де тяжіння практично відсутня, називається нейтральною зоною магніту. Штучні магніти у вигляді смуги або підкови завжди мають два полюси на кінцях смуги і нейтральну зону між ними. Можна намагнітити шматок стали таким чином, що він матиме 4, 6 і більше полюсів, розділених нейтральними зонами, при цьому число полюсів завжди залишається парним.

Неможливо отримати магніт з одним полюсом. Співвідношення між розмірами полюсних областей та нейтральної зони магніту залежить від його форми.

Відокремлений магніт у вигляді довгого і тонкого стрижня називають магнітною стрілкою. Кінець укріпленої на вістрі або підвішеної магнітної стрілки — найпростіший компас, вказує географічний північ Землі, і називається північним полюсом (N) магніту, протилежний полюс магніту, вказує на південь, і називається південним полюсом (S).

Області застосування постійних магнітів дуже різноманітні. Їх застосовують в електродвигунах, в автоматиці, робототехніці, для магнітних муфт магнітних підшипників, в часовий промисловості, в побутовій техніці, як автономні джерела постійного магнітного поля в електротехніці і радіотехніці.

Магнітні ланцюги, що включають постійні магніти, повинні бути розімкнутими, т. Е. Мати повітряний зазор. Якщо постійний магніт виготовлений у вигляді кільцевого сердечника, то він практично не віддає енергію у зовнішній простір, оскільки майже всі магнітні силові лінії замикаються всередині нього. У цьому випадку магнітне поле поза сердечника практично відсутня.

Щоб використовувати магнітну енергію постійних магнітів, потрібно в замкнутому магнітопроводі створити повітряний зазор певного розміру.

Коли постійний магніт служить для створення магнітного потоку в повітряному зазорі, наприклад між полюсами подковообразного магніту, повітряний зазор зменшує індукцію (і намагніченість) постійного магніту. При наявності зазору за рахунок вільних полюсів створюється внутрішньо розмагнічуюче поле Hd. яке зменшує індукцію всередині магніту до значення Bd. Величина Bd визначає напруженість створюваного магнітного поля в повітряному зазорі постійного магніту. Вона залежить від форми постійного магніту, коерцитивної сили (см. коерцитивної сила) Нз матеріалу і форми кривої розмагнічування.

Положення робочої точки, що характеризує стан магнітного матеріалу, залежить від величини зазору і визначається конфігурацією постійного магніту.

Таким чином, характеристики постійного магніту визначаються його формою і властивостями матеріалу, з якого він виготовлений. У свою чергу, властивості магнітотвердих матеріалів характеризуються кривою розмагнічування, яка є ділянкою граничної гистерезисной петлі. Чим більше коерцитивної сила Hc і залишкова магнітна індукція BRсм.

Магнітотверді МАТЕРІАЛИ) є матеріал, тим краще він підходить для постійного магніту. Індукція в постійному магніті може дорівнювати найбільшій залишкової індукції Br лише в тому випадку, якщо він являє собою замкнутий магнітопровід.

Найважливіша вимога до постійного магніту полягає в тому, щоб отримати максимальну магнітну енергію Епро в робочому зазорі, яка дорівнює:

Питома (віднесена до одиниці об’єму магніту) магнітна енергія в повітряному зазорі визначається положенням робочої точки на кривій розмагнічування:

Чим менше довжина магніту і відносно більше зазор, тим більше розмагнічуюче поле полюсів і менше Bd. При замкнутому магніті енергія дорівнює нулю, так як в цьому випадку Hd 0. Якщо зазор між полюсами магніту дуже великий, то енергія також прагне до нуля, тому що в цьому випадку Bd

Дія постійного магніту найбільш ефективно, т. Е. Зовнішнє поле, створюване постійним магнітом, володіє найбільшою магнітною енергією, якщо робоча точка магніту має координати Bd і Hd. і стан магніту відповідає точці кривої розмагнічування, де максимально значення (BH)max. У цьому випадку магнітна енергія одиниці об’єму матеріалу досягає свого максимального значення Wм. Максимальна енергія Wм в повітряному зазорі тим більше, чим більше залишкова індукція, коерцитивна сила і коефіцієнт опуклості кривої розмагнічування матеріалу g (g (BH)max. / 2Br Hc.

Важливою умовою для досягнення найвищих магнітних характеристик постійного магніту є його попереднє намагнічування до стану магнітного насичення (см. Магнітне насичення). Проте з часом магнітні характеристики постійних магнітів погіршуються в результаті структурного і магнітного старіння.

В результаті залишкова магнітна індукція Bd зменшується. Крім магнітного старіння в постійних магнітах мають місце оборотні температурні зміни Bd. пов’язані з температурною залежністю спонтанної намагніченості магнітного матеріалу.

Сподобалася стаття? Поділися нею з друзями!