La fuerza de atracción de los imanes y de los dispositivos de atracción magnética
En el caso de las aplicaciones magnéticas, todo el mundo está muy preocupado por la atracción magnética de los imanes. La fuerza de succión de un imán se puede calcular (utilizando una calculadora de tensión) y la siguiente fórmula se puede utilizar como referencia. Sin embargo, cabe señalar que las condiciones predeterminadas de la fórmula son muy ideales, es decir, la distribución del campo magnético es muy uniforme, la permeabilidad magnética del objeto atraído es muy alta (no se pueden utilizar materiales magnéticos débiles como el acero inoxidable de la serie 300 y otras ferroaleaciones) y el espesor y el área de adsorción son suficientes (aumentar el espesor y el área no aumentará aún más la fuerza de succión, es decir, sin considerar la fuga magnética). Aun así, el valor calculado solo se puede utilizar como referencia y no se puede utilizar para un cálculo preciso. F (N)=2 * S (m²) * B (T)²/μ 0, donde S representa el área de adsorción, B representa la densidad de flujo magnético del entrehierro y μ 0 es la permeabilidad magnética del vacío (que es una constante, μ 0=4 π * 10-7).
¿Cómo aumentar la atracción de los imanes? De la fórmula se desprende que la fuerza de succión de un imán es directamente proporcional al área de adsorción y a la densidad de flujo magnético del entrehierro. Se puede observar que aumentar el área de adsorción y mejorar la densidad de flujo magnético del entrehierro son las dos formas principales de aumentar la fuerza de succión de un imán. 1. El aumento del área de adsorción debe cubrir al menos la superficie de adsorción magnética y, si las condiciones lo permiten, se puede aumentar el espesor del material adsorbido.
Cuando un imán es atraído por una placa de hierro: cuanto mayor sea el área de adsorción entre la placa de hierro y el imán, mayor será la fuerza de succión entre los imanes. Cuando el área de adsorción es igual al área del imán, la tendencia de aumento de la fuerza de succión se ralentizará gradualmente. Cuando la placa de hierro es lo suficientemente grande, es posible que aumentar el área de la placa de hierro no aumente aún más la fuerza de succión; cuando el área de la placa de hierro es la misma, aumentar el grosor de la placa de hierro puede mejorar la fuerza de succión. Cuando la placa de hierro es más gruesa, aumentar el grosor de la placa de hierro aplanará gradualmente el aumento de la fuerza de succión hasta que no haya más mejoras.
2. Aumento de la densidad de flujo magnético del entrehierro. Cuando el área de adsorción S permanece constante, encontrar una forma de aumentar la densidad de flujo magnético del entrehierro y reducir el flujo magnético de fuga es una forma más eficaz de mejorar la fuerza de succión. La magnetización multipolar puede reducir eficazmente el flujo magnético de fuga.
Del diagrama de simulación del campo magnético, podemos ver que después de cambiar el imán a magnetización bipolar, el campo magnético de fuga se reduce significativamente y una gran parte de las líneas del campo magnético forman un bucle de circuito magnético dentro de la lámina de hierro adsorbida.
Si se aumenta aún más el número de polos y se añade una placa magnética en la parte inferior del imán, el flujo magnético de fuga se reducirá aún más y la fuerza de succión aumentará aún más.
La tendencia actual en el diseño de componentes magnéticos es maximizar la utilización de los campos magnéticos mediante el diseño de circuitos magnéticos multipolares o circuitos magnéticos Halbeck, o utilizando materiales con alta permeabilidad magnética para guiar el campo magnético tanto como sea posible a través del objeto que se atrae, formando un bucle de circuito magnético. Las aplicaciones típicas incluyen: láminas magnéticas de caucho, diseñadas para magnetización de múltiples etapas, algunas con multipolos de doble cara y algunas con multipolos de una sola cara. El rendimiento magnético de los imanes de caucho es muy bajo, pero a través del diseño de circuitos magnéticos multipolares, el campo magnético se distribuye densamente en la superficie, lo que resulta en una fuga magnética mínima durante la adsorción y produce un buen efecto de adsorción;
El diseño de los componentes de atracción magnética no puede separarse de la consideración del espaciado de adsorción. Todos los mencionados anteriormente se basan en la adsorción por contacto directo. Si el espaciado cambia, la fuerza de succión a menudo cambia en gran medida. La siguiente figura muestra varios dispositivos de atracción magnética de imán único típicos, y los componentes magnéticos multipolares siguen una regla similar. Cuantos más polos haya, mayor será la fuerza de succión con un espaciado de 0, pero más obvia será la atenuación al aumentar el espaciado.