Haben Magnete mit gleicher Leistung und gleichem Volumen die gleiche Saugkraft?
Haben Magnete mit gleicher Leistung und gleichem Volumen die gleiche Saugkraft? Im Internet heißt es, dass die Saugkraft eines NdFeB-Magneten das 640-fache seines Eigengewichts beträgt. Ist das glaubwürdig?
Tatsächlich kann diese Frage divergiert werden, d. h. welche Faktoren mit der Anziehungskraft des Magneten zusammenhängen. Zunächst muss klar sein, dass Magnete nur eine Adsorptionskraft für ferromagnetische Materialien haben. Bei Raumtemperatur gibt es nur drei Arten ferromagnetischer Materialien, nämlich Eisen, Kobalt, Nickel und ihre Legierungen, und sie haben keine Adsorptionskraft für nichtferromagnetische Materialien.
Einige Formeln zur Berechnung der Saugleistung finden Sie im Internet:
F=k*B²*S/2
F=0.577*S*B²
Sind diese Formeln korrekt? Die Antwort ist ungenau, aber der Trend ist kein Problem. Die Größe der Saugkraft des Magneten hängt von der magnetischen Feldstärke und der Adsorptionsfläche ab.Je größer die magnetische Feldstärke, desto größer die Adsorptionsfläche und desto größer die Saugkraft.
Die nächste Frage lautet dann: Haben die Magnete gleichen Volumens, die flach, zylindrisch und länglich sind, die gleiche Saugkraft? Wenn nicht, welches hat die größte Saugkraft?
Zunächst einmal ist sicher, dass die Saugleistung nicht gleich ist. Welche Art von Sog die größte ist, müssen wir bei der Definition des maximalen magnetischen Energieprodukts berücksichtigen. Wenn der Arbeitspunkt des Magneten in der Nähe des maximalen magnetischen Energieprodukts liegt, hat der Magnet die maximale Arbeitsenergie. Die Adsorptionskraft des Magneten ist ebenfalls ein Ausdruck der Arbeit, daher ist auch die entsprechende Saugkraft am größten. Hierbei ist zu beachten, dass das angezogene Objekt groß genug sein muss, um die Größe des Magnetpols vollständig abzudecken, sodass Material, Größe, Form und andere Faktoren des angezogenen Objekts ignoriert werden können.
So beurteilen Sie, ob der Arbeitspunkt des Magneten am Punkt der maximalen Ansammlung magnetischer Energie liegt. Wenn sich der Magnet im Zustand der direkten Adsorption mit dem absorbierten Material befindet, hängt seine Adsorptionskraft von der Größe des Luftspaltmagnetfelds und der Adsorptionsfläche ab. Nehmen wir als Beispiel einen zylindrischen Magneten: Wenn H/D≈0.6, ist sein Mittelpunkt Pc≈1, was dem maximalen magnetischen Energieprodukt entspricht. Die maximale Saugleistung liegt in der Nähe des Betriebspunkts. Dies steht auch im Einklang mit der Gesetzmäßigkeit, dass Magnete als Adsorbentien üblicherweise relativ flach ausgelegt sind. Am Beispiel des N35 D10*6-Magneten kann durch FEA-Simulation berechnet werden, dass die Saugkraft der Eisenplatte etwa 27 N beträgt und fast den Maximalwert eines Magneten mit demselben Volumen erreicht, der das 780-fache seines eigenen beträgt Gewicht.
Der quadratische Magnet ähnelt dem runden Magneten. Wenn es direkt mit dem absorbierten Material adsorbiert wird, ist das Zentrum Pc≈1, das heißt, es liegt nahe dem Arbeitspunkt des maximalen magnetischen Energieprodukts, und die Saugkraft erreicht den Maximalwert des Magneten bei gleichem Volumen, z als 10*10*6,5 oder 15* 10*8.
Das Obige ist natürlich nur der Adsorptionszustand des einzelnen Pols des Magneten. Bei mehrpoliger Magnetisierung ist die Saugkraft völlig anders.
Warum ändert sich die Saugkraft so stark, nachdem der Magnet des gleichen Volumens in eine mehrpolige Magnetisierung umgewandelt wurde? Der Grund dafür ist, dass die Adsorptionsfläche S unverändert bleibt und der Wert der magnetischen Flussdichte B, die durch das angezogene Objekt fließt, stark zunimmt. Dies ist aus dem folgenden Magnetkraftliniendiagramm ersichtlich: Bei mehrpolig magnetisierten Magneten nimmt die Dichte der magnetischen Feldlinien, die durch Eisenbleche verlaufen, deutlich zu. Nehmen wir immer noch den N35 D10*6-Magneten als Beispiel, er besteht aus bipolarer Magnetisierung und die Saugkraft der FEA-Simulations-Adsorptionseisenplatte beträgt etwa das 1100-fache ihres Eigengewichts.
Nachdem der Magnet in eine mehrpolige Magnetisierung umgewandelt wurde, entspricht jeder Pol einem schlankeren Magneten, und sein Pc-Wert hat sich geändert, sodass er nicht mehr anhand des Pc-Werts der Gesamtgröße berechnet werden kann, sodass seine optimale Größe vorliegt nicht mehr H/D≈ 0.6, sondern ein flacherer Magnet, dessen spezifische Größe mit der mehrpoligen Magnetisierungsmethode und der Anzahl der Pole zusammenhängt.