قوة الجذب للمغناطيس وأجهزة الجذب المغناطيسي
بالنسبة للتطبيقات المغناطيسية، يهتم الجميع بشدة بالجاذبية المغناطيسية للمغناطيس. يمكن حساب قوة شفط المغناطيس (باستخدام حاسبة التوتر)، ويمكن استخدام الصيغة التالية كمرجع. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الظروف الافتراضية للصيغة مثالية للغاية، أي أن توزيع المجال المغناطيسي موحد للغاية، ونفاذية المجال المغناطيسي للجسم الذي يتم جذبه عالية جدًا (لا يمكن استخدام المواد المغناطيسية الضعيفة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ من سلسلة 300 وغيرها من السبائك الحديدية)، وسمك ومساحة الامتصاص كافية (لن يؤدي زيادة السمك والمساحة إلى زيادة قوة الشفط بشكل أكبر، أي دون مراعاة التسرب المغناطيسي). ومع ذلك، لا يمكن استخدام القيمة المحسوبة إلا كمرجع ولا يمكن استخدامها للحساب الدقيق. F (N)=2 * S (m²) * B (T)²/μ 0، حيث تمثل S مساحة الامتصاص، وتمثل B كثافة التدفق المغناطيسي للفجوة الهوائية، وμ 0 هي النفاذية المغناطيسية للفراغ (وهي ثابتة، μ 0=4 π * 10-7).
كيف يمكن زيادة قوة جذب المغناطيس؟ من الصيغة، يمكننا أن نرى أن قوة شفط المغناطيس تتناسب طرديًا مع مساحة الامتصاص وكثافة التدفق المغناطيسي للفجوة الهوائية. يمكن ملاحظة أن زيادة مساحة الامتصاص وتحسين كثافة التدفق المغناطيسي للفجوة الهوائية هما الطريقتان الرئيسيتان لزيادة قوة شفط المغناطيس. 1. يجب أن تغطي زيادة مساحة الامتصاص على الأقل سطح الامتصاص المغناطيسي، وإذا سمحت الظروف، يمكن زيادة سمك المادة الممتصة.
عندما ينجذب المغناطيس إلى صفيحة حديدية: كلما كانت مساحة الامتصاص بين الصفيحة الحديدية والمغناطيس أكبر، كلما زادت قوة الشفط بين المغناطيسات. عندما تكون مساحة الامتصاص مساوية لمساحة المغناطيس، فإن اتجاه زيادة قوة الشفط سوف يتباطأ تدريجيًا. عندما تكون الصفيحة الحديدية كبيرة بما يكفي، فإن زيادة مساحة الصفيحة الحديدية قد لا تزيد من قوة الشفط بشكل أكبر؛ عندما تكون مساحة الصفيحة الحديدية هي نفسها، فإن زيادة سمك الصفيحة الحديدية يمكن أن تعزز قوة الشفط. عندما تكون الصفيحة الحديدية أكثر سمكًا، فإن زيادة سمك الصفيحة الحديدية ستسطح تدريجيًا الزيادة في قوة الشفط حتى لا يكون هناك مزيد من التحسن.
2. زيادة كثافة التدفق المغناطيسي للفجوة الهوائية. عندما تظل مساحة الامتصاص S ثابتة، فإن إيجاد طريقة لزيادة كثافة التدفق المغناطيسي للفجوة الهوائية وتقليل التدفق المغناطيسي المتسرب يعد طريقة أكثر فعالية لتحسين قوة الشفط. يمكن للمغناطيس متعدد الأقطاب أن يقلل بشكل فعال من التدفق المغناطيسي المتسرب.
من مخطط محاكاة المجال المغناطيسي، يمكننا أن نرى أنه بعد تغيير المغناطيس إلى مغناطيسية ثنائية القطب، يتم تقليل المجال المغناطيسي المتسرب بشكل كبير، ويشكل جزء كبير من خطوط المجال المغناطيسي حلقة دائرة مغناطيسية داخل الصفيحة الحديدية الممتصة.
إذا تم زيادة عدد الأقطاب بشكل أكبر وتمت إضافة لوحة مغناطيسية في الجزء السفلي من المغناطيس، فسيتم تقليل تدفق التسرب المغناطيسي بشكل أكبر وستزداد قوة الشفط بشكل أكبر.
الاتجاه الحالي في تصميم المكونات المغناطيسية هو تعظيم الاستفادة من المجالات المغناطيسية من خلال تصميم دوائر مغناطيسية متعددة الأقطاب أو دوائر مغناطيسية هالبيك، أو استخدام مواد ذات نفاذية مغناطيسية عالية لتوجيه المجال المغناطيسي قدر الإمكان من خلال الجسم الذي يتم جذبه، وتشكيل حلقة دائرة مغناطيسية. تشمل التطبيقات النموذجية: صفائح مغناطيسية مطاطية، مصممة للمغناطيسية متعددة المراحل، بعضها بأقطاب متعددة ثنائية الجانب وبعضها بأقطاب متعددة أحادية الجانب. الأداء المغناطيسي للمغناطيسات المطاطية منخفض جدًا، ولكن من خلال تصميم الدائرة المغناطيسية متعددة الأقطاب، يتم توزيع المجال المغناطيسي بكثافة على السطح، مما يؤدي إلى تسرب مغناطيسي ضئيل أثناء الامتصاص وإنتاج تأثير امتزاز جيد؛
لا يمكن فصل تصميم مكونات الجذب المغناطيسي عن اعتبارات تباعد الامتصاص. تستند جميع العناصر المذكورة أعلاه إلى الامتصاص المباشر. إذا تغيرت المسافات، فغالبًا ما تتغير قوة الشفط بشكل كبير. يوضح الشكل التالي العديد من أجهزة الجذب المغناطيسي ذات المغناطيس الفردي النموذجية، وتتبع المكونات المغناطيسية متعددة الأقطاب قاعدة مماثلة. كلما زاد عدد الأقطاب، زادت قوة الشفط عند مسافة 0، ولكن كان التوهين أكثر وضوحًا مع زيادة المسافة.