Cikk megosztása:

Mágnesek kiválasztása

Alapismeretek

A mágnesek nagy jelentőséggel bírnak az ipari alkalmazásokban. Számos alkalmazásban használják őket, az elektromos motoroktól az érzékelőkig és a működtetőkig. Azonban a megfelelő mágnes kiválasztása egy adott alkalmazáshoz a mágneses tulajdonságok, az anyagok és a tervezési jellemzők alapos ismeretét igényli.

A mágnesesség előfeltételei

A mágnesesség előfeltétele az elektronok sajátos fizikai jellemzője, hogy saját tengelyük körül forognak. Az irány azonban meghatározó az ún. pörgés szempontjából. A mágnesesség csak akkor lehetséges, ha az elektronok azonos irányban helyezkednek el. Ezért a fémek különösen alkalmasak a mágnesezésre, mivel az atomok rácsalakú elrendezésben vannak elrendezve. Ez lehetővé teszi az elektronok szabad mozgását, és könnyebben alkalmazkodnak a forgásirányhoz. A mágnesek mindig rendelkeznek egy északi pólussal (É) és egy déli pólussal (D), amelyek taszítják egymást. Ellentétben a plusz és mínusz töltésekkel az elektromosságban, nem lehet külön pozitív vagy negatív pólus. A mágnes szétválásakor mindig létrejön egy új, kisebb mágnes. A legkisebb oszthatatlan mennyiséget elemi mágnesnek is nevezik. Ezek például vasban találhatók – nem igazított formában.

Rúd mágnes
Rúd mágnes
Hengermágnes jelölt mágneses pólusokkal
Hengermágnes jelölt mágneses pólusokkal

A mágnesek áttekintése

Attól függően, hogy képesek-e természetükből adódóan mágnesesek lenni vagy külső energiaforrással mágnesezhetőek, a következő mágnestípusokat különböztetjük meg:

  • Állandó mágnesek: Az állandó mágnesekben az elektronok a saját tengelyük körül mozognak már egy igazított mintában, így állandó mágneses mezőt hoznak létre. A vas, a kobalt és a nikkel például mágneses természetűek. Az állandó mágnesek kemény mágnesekre és lágy mágnesekre vannak osztva. A kemény mágnesek nagy remanenciával (ellenállás a lemágnesezéssel szemben) és koercitív térerősséggel rendelkeznek (a mágnes teljes demagnetizálásához szükséges mágneses térerősség), míg a lágy mágnesek könnyen mágnesezhetők és lemágnesezhetők.
  • Elektromágnesek: Az elektromágnesekben az elektromos áram hatására jön létre a mágnesesség. Amint az elektronok átáramlanak egy elektromos vezetőn, a körülöttük lévő áram mágneses mezőt hoz létre. Ez általában egy tekercselt drót, ahol minden tekercselő hurok kör alakú vezetőként szolgál. Összességében ez nagyon erős, az állandó mágnesekét meghaladó teljes mágneses mezőt eredményez.
Hengermágnes
Hengermágnes
Szögletes neodímium mágnesek
Szögletes neodímium mágnesek

Alapvető mágneses tulajdonságok

A mágnesek alapvető tulajdonságai a következők:

  • A mágneses fluxus sűrűsége (Tesla): A mágneses fluxus felületi sűrűsége, amely függőlegesen áthalad egy bizonyos felületi elemen. A mágneses indukció kifejezést gyakran szinonimában használják, és ugyanazt a fizikai jelenséget is leírja, de más összefüggésben (elektrodinamika és elektromágneses indukció).
  • A mágneses tér erőssége (amper per méter): Minden egyes térponthoz hozzárendeli a mágneses feszültség által generált mágneses mező erősségét és irányát.
  • Mágneses permeabilitás (mágneses vezetőképesség): Meghatározza, hogy az anyagok képesek-e áthaladni a mágneses mezőkön, vagy alkalmazkodni a mágneses mezőhöz.

Ezek a tulajdonságok befolyásolják a mágnes teljesítményét bizonyos alkalmazásokban.

Az állandó mágnesek lemágnesezése

Az állandó mágnesek demagnetizálhatók. Előfordulhat azonban, hogy marad kis fokú mágnesezettség. A demagnetizációhoz meg kell zavarni az atomok egymáshoz igazított pörgését. Erre például külső hatások, például hő, erős ütések vagy más mágneses mezők miatt kerülhet sor. Például minden mágneses anyagnak van egy maximális alkalmazási hőmérséklete, más néven Curie-hőmérséklet. E hőmérséklet felett a mágneses tulajdonságok megváltoznak. Ez a hőmérséklet kb. 769 °C vas, kb. 1127 °C kobalt és kb. 358 °C nikkel esetén. Az elektromágnesek a tápegység kikapcsolásával demagnetizálhatók.

Mágnesgyártás és felhasznált anyagok

A mágnesek vonatkozásában számos gyártási folyamat létezik. A legelterjedtebb azonban a porkohászat, amelyben az anyagokat először porrá törik, majd összekeverik és összenyomják. A tömörítési folyamat hő alkalmazásával zajlik, és folyadékfázisú szinterezésnek is nevezik. Végül megtörténik a mágnesezési folyamat, melynek során a nyersdarab elemi mágneseit egy nagy mágnes vagy elektromágnesek segítségével egy irányba igazítják. A ható mágneses erőnek körülbelül háromszor akkorának kell lennie, mint a végső mágneses erőnek. A gyakori anyagok közé tartozik a neodímium-vas-bór (NdFeB), a szamarium-kobalt (SmCo), az AlNiCo (alumínium-nikkel-kobalt) és a ferritek.

Mágnestípusok anyag szerint
Mágnes típusa Tulajdonságok
Neodímium mágnes A jelenleg rendelkezésre álló anyagok közül a legerősebb mágneses erőt fejti ki, és kis mérete ellenére is nagy mágneses erőt fejthet ki. Hátránya, hogy nagyon érzékeny a rozsdára.
Kobaltmágnes A második legerősebb mágneses erővel rendelkező anyag a neodímium mágnesek után. Előnye, hogy nem rozsdásodik olyan könnyen, és ellenáll a magas hőmérsékleteknek. Mivel azonban az anyag mechanikai szilárdsága alacsony, és könnyen eltörik, óvatosan kell kezelni.
Ferrit mágnes Bár a mágneses erő gyenge, elég nehéz demagnetizálni. A mechanikai szilárdsága is alacsony, és könnyen eltörik, ezért óvatosan kell kezelni.
AlNiCo mágnes Kiváló hőmérsékleti tulajdonságokkal és mechanikai szilárdsággal rendelkezik. Hátrányos, hogy rendkívül könnyű demagnetizálni.

A kiválasztandó anyagok olyan tényezőktől függenek, mint az üzemi hőmérséklet, a mágneses teljesítmény és a költség. Immáron műanyag kötésű mágnesek, például gumimágnesek is gyárthatók.

A mágnesek kiválasztása

A megfelelő mágnes kiválasztásához fontos ismerni a mágnes teljesítményét befolyásoló paramétereket:

  • Remanencia: A mágnes által zárt hurkon belül tartott fluxussűrűség.
  • Kényszerítő mezőerősség: A demagnetizációs ellenállás mértéke.
  • Maximális energiatermék: A mágnes maradványa (Br) megszorozva a kényszerítő mezőerősséggel (Hc).
  • Nyitott hurkú fluxussűrűség: A mágneses mező intenzitása (Teslában mérve, korábban Gauß). Leírja a létrehozott mágneses mező sűrűségét (fluxsűrűség). A mágneses mezőt mágneses vonalakkal jelenítik meg a mágnesezési irány mentén. A térerősség ezen vonalak sűrűsége egy bizonyos területen, és a vonalak teljes száma a mágneses fluxus sűrűségét írja le.
  • Adhezív erő: A mágnes vonzereje Newtonban mérve. Az anyagválasztás, a felület textúrája és a mágneses vonzási szög befolyásolja a vonzóerőt.

Az alábbi táblázat a mágnesek kiválasztásának referenciaértékeit mutatja az adszorpciós erő és a fluxussűrűség alapján.

Referenciatartományok - mágnesek kiválasztása
Alkatrész száma L Húzás
N		     Mágneses felületi fluxussűrűség
Gauss [G]
Verzió D HXNN HXN
HXNH		 HXMS HXNN HXN
HXNH		 HXMS
HXNN
(erős neodímium)

HXN
(neodímium)

HXNH
(hőálló neodímium)

HXMS
(Szamárium kobalt)		 1 2 0.08 0.06 0.04 1900 – 2100 1100 – 1300 900 – 1100
3 - 0.07 0.05 - 1200 – 1400 1000 – 1200
5 0.1 0.08 0.06 2100 – 2300 1300 – 1500 1100 – 1300
2 2 0.77 0.59 0.39 3500 – 3700 2400 – 2600 2000 – 2200
3 0.9 0.69 0.49 3700 – 3900 3100 – 3300 2600 – 2800
4 0.93 0.72 - 3700 – 3900 3400 – 3600 -
5 1.01 0.78 0.49 4100 – 4300 3100 – 3300 2600 – 2800
3 1 1.39 1.07 - 2700 – 2900 2000 – 2400 '-
2 2.04 1.57 1.08 3700 – 4000 3100 – 3300 2600 – 2800
3 2.55 1.96 1.37 4200 – 4500 3300 – 3500 2800 – 3000
4 2.93 2.25 1.47 4400 – 4700 3400 – 3600 2900 – 3100
5 3.06 2.35 1.57 4500 – 4800 3500 – 3700 2900 – 3100
6 3.6 2.82 '- 4600 – 4800 4100 – 4300 '-
4 1 '- 1.47 - - 2000 – 2200 -
2 3.69 2.84 1.86 4100 – 4300 3100 – 3300 2600 – 2800
3 4.97 3.82 2.55 4200 – 4500 3600 – 3800 3100 – 3300
4 5.6 4.31 2.94 4500 – 4800 3800 – 4000 3200 – 3400
5 6.11 4.7 3.14 4800 – 5100 4000 – 4200 3400 – 3600
8 8.5 6.82 - 5100 – 5400 4500 – 4700 -
10 9.04 6.96 - 5200 – 5500 4500 – 4700 -
5 1 - 1.45 - - 1800 – 2000 -
2 5.1 3.92 2.65 3500 – 3700 3000 – 3200 2500 – 2700
3 7.51 5.78 3.82 4200 – 4500 3800 – 4000 3200 – 3400
4 8.92 6.86 4.61 4600 – 4900 4000 – 4200 3400 – 3600
5 9.93 7.64 5.1 4900 – 5100 4300 – 4500 3600 – 3800
6 10.57 8.13 5.39 5100 – 5400 4300 – 4500 3600 – 3800
8 11.64 8.96 - 5200 – 5500 4700 – 4900 -
10 12.74 9.8 - 5400 – 5700 4800 – 5000 -
6 2 6.5 5 3.33 3100 – 3400 2900 – 3100 2400 – 2600
3 9.93 7.64 5.1 4000 – 4300 3700 – 3900 3100 – 3300
4 12.48 9.6 6.47 4600 – 4900 3900 – 4100 3300 – 3500
5 - 10.88 7.25 - 4300 – 4500 3600 – 3800
6 15.29 11.76 7.84 5100 – 5400 4400 – 4600 3700 – 3900
8 15.34 11.8 - 5400 – 5600 4700 – 4900 -
10 15.39 11.84 - 5500 – 5800 4800 – 5000 -
8 2 - 6.66 4.41 - 2400 – 2600 2000 – 2200
3 14.01 10.78 7.45 3500 – 3800 3200 – 3400 2700 – 2900
5 23.31 17.93 11.96 4700 – 5000 4200 – 4400 3500 – 3700
6 26.76 20.59 - 5100 – 5400 4700 – 4900 -
8 29.94 23.03 15.39 5400 – 5700 4600 – 4800 3900 – 4100
10 31.23 24.02 - 5600 – 5900 5000 – 5200 -
10 2 - 7.84 5.29 - 2000 – 2200 1700 – 1900
3 18.34 14.11 9.41 3100 – 3400 2800 – 3000 2400 – 2600
5 32.23 24.79 16.56 4300 – 4600 3800 – 4000 3200 – 3400
8 - 34.3 23.03 - 4700 – 4900 4000 – 4200
10 49.43 38.02 25.48 5500 – 5800 4900 – 5100 4100 – 4300
12 2 - 9.02 5.98 - 1600 – 1800 1300 – 1500
3 - 16.46 11.07 - 2500 – 2700 2100 – 2300
5 - 31.16 20.87 - 3600 – 3800 3000 – 3200
8 - 46.55 31.07 - 4500 – 4700 3800 – 4000
10 - 52.72 35.28 - 4800 – 5000 4000 – 4200
15 2 - 10.58 7.06 - 1400 – 1600 1100 – 1300
3 - 19.6 13.13 - 2300 – 2500 1900 – 2100
5 - 39.59 26.46 - 3100 – 3300 2600 – 2800
8 - 64.39 43.02 - 4200 – 4400 3500 – 3700
10 - 75.85 50.67 - 4600 – 4800 3800 – 4000
20 3 - 34.32 - - 1700 – 1900 -
10 - 98.06 - - 4200 – 4400 -
Megjegyzés: A húzási és mágneses felületi fluxussűrűség referenciatartományai csak a mágnesekre vonatkoznak.
Az N-pólusú oldal színes. (HXNN: zöld, HXN: piros, HXNH: fekete, HXMS: kék)

További információkért lásd a termékkatalógust.

A mágnes működési környezete a teljesítményt és a tartósságot is befolyásolja. A már említett hőmérséklet mellett a nedvesség (rozsdaképződés), a mechanikai igénybevétel vagy a korrózió befolyásolja a mágneses tulajdonságokat. Ezért minden körülményt figyelembe kell venni a kiválasztásnál, és szükség esetén speciális tulajdonságokkal rendelkező mágneseket, például magas nedvességállóságot kell alkalmazni.

A MISUMI-nál minden használatra kínálunk mágneseket. A termékcsalád nagy hőálló neodímiummágneseket, valamint rugalmas gumimágneseket és előregyártott mágneses horgokat is tartalmaz. Például: kerek mágnesek, tartóval rendelkező mágnesek, gumimágnesek, mágnesek (csavarozható), mágnesek (négyszögletes) vagy mágnestartók (kapcsolható).

Mágnesminőség mint fontos mértékegység

A mágnes minősége a mágnesek fontos mértékegysége. Egy betűből és egy számból áll, pl. UH45:

  • Betű: A betű a maximális üzemi hőmérsékletet jelzi. A mágnesek maximális működési hőmérséklete általában 80 °C, amit az N betű jelöl. További információk lehetnek: M max. 100 °C, H max. 120 °C, SH max. 150 °C, UH max. 180 °C és EH max. 200 °C.
  • Szám: A szám a tárolt mágneses energiát jelzi térfogatonként. Ez a H mágneses tér erősségének és a B mágneses fluxussűrűségnek a szorzata.

A mágnesek ipari felhasználása

A mágnesek nélkülözhetetlenek az iparban. Például az autóiparban mindenhol használnak elektromágneseket, ahol az elektromos motorok működnek. A motor forgását a mágnes vonzó és taszító erői befolyásolják. A relékhez is használnak mágneseket. Itt egy elektromágneses kapcsolót építenek be egy áramkörbe, majd egy gyenge tápegységen keresztül mágneses mezőt építenek fel. A kapcsoló az áramellátás bekapcsolásakor zár, és az áram kikapcsolásakor azonnal kinyílik, így megszűnik a mágneses mező. Egyes nagy sebességű vonatokban és mágneses levitációs vonatokban erős mágneseket használnak a járművek földről való felemelésére, és lehetővé teszik számukra a zökkenőmentes és gyors siklást. Ezenkívül a mágneseket és tulajdonságaikat szállítószalag-rendszerekben is használják. A szállított anyag így könnyen szétválasztható vagy rendezhető, ami különösen fontos az újrahasznosítási és hulladékfeldolgozó iparágakban.

Az állandó mágnesek például a következő alkalmazásokban használatosak:

  • Szállítószalagok: Az állandó mágnesek a ferromágneses anyagok és a nem ferromágneses anyagok elkülönítésére szolgálnak, pl. az újrahasznosítási iparágban. A mágneses anyagokat az állandó mágnes összegyűjti és eltávolítja.
  • Biztonsági eszközök: A gépészet és az egyedi gépépítés során állandó mágneseket használnak az ajtótámaszokban vagy a védőburkolatokban. Például zárva tartják az ajtókat vagy terelőlapokat, amelyek lehetővé teszik a gép veszélyes alkatrészeihez való hozzáférést.
  • Hozzáférés-vezérlő rendszerek: Itt állandó mágneseket használnak elektromágnesekkel együtt. Az állandó mágnes állandó jelleggel be van szerelve, miközben az elektromágnes szabályozza a zármechanizmust az állandó mágnes erejének legyőzésével aktiváláskor (pl. hozzáférési kártya segítségével), ezzel kioldva az ajtót.

Az alkalmazási lehetőségek nagyon sokoldalúak, és a MISUMI kiterjedt termékportfóliója ezt kitűnően tükrözi.

Hasonló cikkek

Rugótervezési számítások

A rugók olyan mechanikus komponensek, amelyek képesek a rugó deformációs vagy feszítőenergia formájában történő megfeszítésére, meghosszabbítására vagy összenyomására szolgáló munka során keletkező feszítőenergiát tárolni és leadni. Számos alkalmazásban használják, és kis elektronikus alkatrészekben, valamint nagy ipari gépekben is megtalálhatók. Annak érdekében, hogy a rugó megfelelően működjön, megfelelően kell megtervezni. Ebből a célból kiszámítjuk az olyan paramétereket, mint a rugóállandó és a rugómozgás.

AlapismeretekKonstrukció
9 perc olvasás

Rozsdamentesacél-csavarok és -anyák szakítószilárdsági osztályai

Az acél és a rozsdamentes acél szakítószilárdsága kritikus paraméter a menetes illesztések teherbírása és biztonsága tekintetében. Az acélcsavarok esetében ez két fő paraméteréből áll, amelyek alapján könnyen meghatározható a szakítószilárdság és a folyási szilárdság. De egy bizonyos mérettől kezdve a rozsdamentesacél-csavarokat és a rozsdamentesacél-anyákat betűszám-kombinációval jelölik (pl. A4-80). A kötőjel előtt lévő betű-szám kombináció az így megjelölt csavart anyagcsoporthoz és acélcsoporthoz rendeli hozzá, így információt nyújt a csavar alapvető anyagtulajdonságairól. A kötőjeltől jobbra található 80-as szám a szilárdsági osztályt jelzi. Ez a cikk bemutatja, hogyan kell használni a rozsdamentesacél-csavarok szilárdsági osztályát a felhasználhatósági határértékek meghatározásához, és áttekintést nyújt a tipikus szilárdsági osztályok teherbíró képességéről.

AlapismeretekIllesztés
11 perc olvasás

Oktatóanyag: Anyagok tágulási együtthatói – Anyagtudományi elmélet

Az anyagok tágulási együtthatói döntő szerepet játszanak az anyagtudományban. A tágulási együtthatók leírják, hogyan változnak az anyag méretei a hőmérséklet-ingadozások hatása alatt. Ez a cikk átfogó bevezetést nyújt a témához, beleértve a hőtágulás alapjait, a befolyásoló tényezőket és a különböző mérési módszereket. Összehasonlítjuk az anyagosztályok tipikus tágulási együtthatóit is, és elmagyarázzuk azok különböző iparágakban való használatát. Végezetül pedig foglalkozunk a hőterheléssel és az anyagok hőmérsékletkülönbségéből eredő károk megelőzésének módjaival.

Alapismeretek
15 perc olvasás

Pneumatikus körök és pneumatikus kapcsolási rajzok – A folyadéktechnika alapjai

Ez a cikk a pneumatikus rendszerek, a pneumatikus körök és a pneumatikus körök kapcsolási rajzaival kapcsolatos alapokat tárgyalja. A pneumatika a folyadéktechnika olyan területe, amely a sűrített levegővel és annak különféle rendszerekben történő alkalmazásával foglalkozik. A pneumatikus vezérlési technológiát számos iparágban és szektorban alkalmazzák, például anyagmozgatásban, robotikában vagy szállításban.

AlapismeretekPneumatika
17 perc olvasás