در حال حاضر، بسیاری از کاربردهای آهنربا بر این اصل استوار است که مانند قطب ها مواد فرومغناطیسی را جذب و جذب می کنند، مانند دستگاه های مغناطیسی مختلف، ساختارهای اتصال مغناطیسی، تجهیزات جداسازی مغناطیسی، تجهیزات انتقال مغناطیسی و غیره.
برای کاربردهای مغناطیسی، همه توجه زیادی به جذب آهنربا می کنند. نیروی جاذبه آهنربا قابل محاسبه است. از فرمول زیر می توان برای مرجع استفاده کرد. البته لازم به ذکر است که شرایط پیش فرض فرمول ایده آل است، یعنی توزیع میدان مغناطیسی بسیار یکنواخت و نفوذپذیری مغناطیسی جسم جذب شده بسیار زیاد است (مواد مغناطیسی ضعیف مانند فولاد ضد زنگ سری 300 و برخی دیگر. آلیاژهای آهنی قابل استفاده نیستند)، ضخامت و سطح جذب کافی است (افزایش ضخامت و سطح نیروی مکش افزایش نمی یابد، یعنی بدون توجه به نشت مغناطیسی)، حتی بنابراین مقدار محاسبه شده تنها می تواند به عنوان مرجع استفاده شود و نمی توان از آن استفاده کرد. به عنوان یک محاسبه دقیق استفاده می شود.
F(N)=2*S(m²)*B(T)²/μ0
در میان آنها، S نشان دهنده سطح جذب، B نشان دهنده چگالی شار مغناطیسی شکاف هوا، و μ{0}} نفوذپذیری مغناطیسی هوا مثبت است (م{1}}π*{2}} ثابت است. ).
چگونه جذب آهنربا را بهبود ببخشیم؟
از فرمول، می توان دریافت که جاذبه آهنربا با سطح جذب و چگالی شار شکاف هوا متناسب است. مشاهده می شود که افزایش سطح جذب و افزایش چگالی شار شکاف هوا دو راه اصلی برای بهبود جاذبه آهنربا هستند.
1. افزایش سطح جذب
جسمی که باید جذب شود باید حداقل سطح جذب آهنربا را بپوشاند و ضخامت جسم مورد نظر را می توان در صورت اجازه شرایط افزایش داد.
هنگامی که آهنربا صفحه آهنی را جذب می کند:
هر چه مساحت صفحه آهنی بزرگتر باشد، نیروی مکش بین آهنربا و صفحه آهن بیشتر می شود. هنگامی که سطح جذب برابر با مساحت آهنربا باشد، تمایل نیروی مکش به افزایش به تدریج کاهش می یابد. وقتی صفحه آهنی به اندازه کافی بزرگ باشد، می توان مساحت صفحه آهن را افزایش داد. قدرت مکش بهبود نخواهد یافت.
هنگامی که مساحت صفحه آهن یکسان است، زمانی که ضخامت صفحه آهن نازک است، افزایش ضخامت صفحه آهن می تواند نیروی مکش را افزایش دهد. هنگامی که صفحه آهن ضخیم تر باشد، افزایش نیروی مکش ناشی از افزایش ضخامت صفحه آهن به تدریج صاف می شود تا زمانی که بهبودی حاصل نشود.
2. چگالی شار مغناطیسی شکاف هوا را افزایش دهید
هنگامی که ناحیه جذب S بدون تغییر باقی بماند، روش موثرتری برای افزایش نیروی مکش با افزایش چگالی شار مغناطیسی شکاف هوا و کاهش نشت مغناطیسی است. مغناطش چند قطبی می تواند به طور موثر نشت مغناطیسی را کاهش دهد.
از نمودار شبیه سازی میدان مغناطیسی، می بینیم که پس از تغییر آهنربا به مغناطیس دوقطبی، نشت شار مغناطیسی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و بخش بزرگی از خطوط میدان مغناطیسی یک حلقه مدار مغناطیسی بسته را در داخل قطعه آهن جذب شده تشکیل می دهند.
اگر تعداد قطب ها بیشتر شود و یک صفحه رسانای مغناطیسی به پایین آهنربا اضافه شود، نشت شار مغناطیسی بیشتر کاهش می یابد و نیروی مکش بیشتر بهبود می یابد.
روند فعلی طراحی قطعات مغناطیسی به حداکثر رساندن استفاده از میدان مغناطیسی است. از طریق طراحی مدارهای مغناطیسی چند قطبی یا مدارهای مغناطیسی هالباخ یا با هدایت برخی مواد با نفوذپذیری مغناطیسی بالا، میدان مغناطیسی می تواند تا حد امکان از جسم عبور کند. جذب اجسام یک حلقه بسته از مدار مغناطیسی را تشکیل می دهد. کاربردهای معمولی عبارتند از:
آهنرباهای لاستیکی برای مغناطش چند سطحی طراحی شده اند، برخی از آنها چند قطبی دو طرفه و برخی چند قطبی یک طرفه هستند. عملکرد آهنربا آهنرباهای لاستیکی بسیار کم است، اما پس از طراحی مدار مغناطیسی چند قطبی، میدان مغناطیسی به طور متراکم روی سطح توزیع می شود. نشت مغناطیسی در طول جذب بسیار کم است و در نتیجه اثر جذب بهتری دارد.
دستگاه های مغناطیسی مانند دستگاه های مکش درب توسط ورق های نفوذپذیر مغناطیسی هدایت می شوند. هنگام جذب، مدار مغناطیسی تقریباً از جسمی که باید جذب شود تشکیل می شود. به این ترتیب میزان استفاده از میدان مغناطیسی بسیار بالاست. تجربه بصری یک دستگاه مکش مغناطیسی کوچک است. (برخی هنوز از فریت استفاده می کنند)، و نیروی مکش در تماس مستقیم بسیار زیاد است.
طراحی قطعات مغناطیسی با در نظر گرفتن فاصله جذب جدایی ناپذیر است. جذب فوق بر اساس تماس مستقیم است. اگر فاصله تغییر کند، نیروی مکش اغلب به شدت تغییر می کند. شکل زیر چندین جاذبه مغناطیسی تک مغناطیسی معمولی را نشان می دهد. دستگاه ها و اجزای مغناطیسی چند قطبی قانون مشابهی دارند. هرچه قطب ها بیشتر باشد، نیروی مکش در فاصله 0 بیشتر است، اما با افزایش فاصله، تضعیف آشکارتر می شود.
