En la actualidad, muchas aplicaciones de los imanes se basan en el principio de que los polos iguales se repelen y los polos opuestos atraen y adsorben sustancias ferromagnéticas, como diversos dispositivos magnéticos, estructuras de conexión magnética, equipos de separación magnética, equipos de transmisión magnética, etc.
En aplicaciones magnéticas, todo el mundo presta gran atención a la atracción de los imanes. Se puede calcular la fuerza de atracción de un imán. La siguiente fórmula se puede utilizar como referencia. Sin embargo, cabe señalar que las condiciones predeterminadas de la fórmula son ideales, es decir, la distribución del campo magnético es muy uniforme y la permeabilidad magnética del objeto atraído es muy alta (materiales débilmente magnéticos como el acero inoxidable serie 300 y algunos otros). las aleaciones ferrosas no son aplicables), el espesor y el área de adsorción son suficientes (aumentando el espesor y el área la fuerza de succión no aumentará, es decir, independientemente de la fuga magnética), aun así el valor calculado sólo puede usarse como referencia y no puede ser utilizado como un cálculo preciso.
F(N)=2*S(m²)*B(T)²/μ0
Entre ellos, S representa el área de adsorción, B representa la densidad de flujo magnético del entrehierro y μ0 es la permeabilidad magnética positiva del aire (es una constante, μ0=4π*10-7 ).
¿Cómo mejorar la atracción de los imanes?
De la fórmula, podemos ver que la atracción de un imán es proporcional al área de adsorción y a la densidad de flujo del entrehierro. Se puede ver que aumentar el área de adsorción y aumentar la densidad de flujo del entrehierro son las dos formas principales de mejorar la atracción del imán.
1. Aumentar el área de adsorción
El objeto a atraer debe cubrir al menos la superficie de adsorción del imán y el grosor del objeto a atraer puede aumentarse si las condiciones lo permiten.
Cuando un imán atrae una placa de hierro:
Cuanto mayor sea el área de la placa de hierro, mayor será la fuerza de succión entre el imán y la placa de hierro; Cuando el área de adsorción es igual al área del imán, la tendencia de la fuerza de succión a aumentar disminuirá gradualmente. Cuando la placa de hierro es lo suficientemente grande, es posible aumentar el área de la placa de hierro. La potencia de succión no mejorará;
Cuando el área de la placa de hierro es la misma, cuando el espesor de la placa de hierro es delgado, aumentar el espesor de la placa de hierro puede aumentar la fuerza de succión. Cuando la placa de hierro es más gruesa, el aumento en la fuerza de succión causado por el aumento del espesor de la placa de hierro se nivelará gradualmente hasta que no haya mejora.
2. Aumentar la densidad del flujo magnético del entrehierro.
Cuando el área de adsorción S permanece sin cambios, es un método más eficaz aumentar la fuerza de succión aumentando la densidad del flujo magnético del entrehierro y reduciendo la fuga magnética. La magnetización multipolar puede reducir eficazmente las fugas magnéticas.
En el diagrama de simulación del campo magnético, podemos ver que después de cambiar el imán a magnetización bipolar, la fuga de flujo magnético se reduce significativamente y una gran parte de las líneas del campo magnético forman un circuito magnético cerrado dentro de la pieza de hierro adsorbida.
Si se aumenta aún más el número de polos y se agrega una lámina conductora magnética a la parte inferior del imán, la fuga de flujo magnético se reducirá aún más y la fuerza de succión mejorará aún más.
La tendencia actual en el diseño de piezas magnéticas es maximizar la utilización del campo magnético. Mediante el diseño de circuitos magnéticos multipolares o circuitos magnéticos de Halbach, o con la guía de algunos materiales con alta permeabilidad magnética, el campo magnético puede atravesar la mayor parte posible del objeto. La atracción de objetos forma un circuito cerrado del circuito magnético. Las aplicaciones típicas incluyen:
Los imanes de goma están diseñados para magnetización de múltiples niveles, algunos son multipolares de doble cara y otros son multipolares de una sola cara. El rendimiento magnético de los imanes de goma es muy bajo, pero después de un diseño de circuito magnético multipolar, el campo magnético se distribuye densamente en la superficie. La fuga magnética es muy pequeña durante la adsorción, lo que resulta en un mejor efecto de adsorción;
Los dispositivos magnéticos, como los aspiradores de puertas, son guiados por láminas magnéticas permeables. Durante la adsorción, el circuito magnético casi se forma a partir del objeto a adsorber. De este modo, la tasa de utilización del campo magnético es muy alta. La experiencia intuitiva es la de un pequeño dispositivo de succión magnético. (Algunos todavía usan ferrita) y la fuerza de succión es enorme cuando están en contacto directo.
El diseño de piezas magnéticas es inseparable de la consideración de la distancia de adsorción. La adsorción antes mencionada se basa en el contacto directo. Si la distancia cambia, la fuerza de succión suele cambiar mucho. La siguiente figura muestra varias atracciones magnéticas típicas de un solo imán. Los dispositivos y componentes magnéticos multipolares tienen una regla similar. Cuantos más polos haya, mayor será la fuerza de succión en el espaciado 0, pero la atenuación se vuelve más obvia a medida que aumenta el espaciado.
