كيفية زيادة قوة الشفط للمغناطيس؟
لتطبيق الجذب المغناطيسي، يولي الجميع اهتمامًا كبيرًا لقوة جذب المغناطيس. يمكن حساب قوة الشفط للمغناطيس (حاسبة قوة السحب)، ويمكن استخدام الصيغة التالية كمرجع، ولكن تجدر الإشارة إلى أن الشروط الافتراضية للصيغة مثالية جدًا، أي أن توزيع المجال المغناطيسي كبير جدًا موحدة، والنفاذية المغناطيسية للكائن المنجذب عالية جدًا (المواد المغناطيسية الضعيفة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ سلسلة 300 وبعض السبائك الحديدية الأخرى غير قابلة للتطبيق)، وتكون منطقة السماكة والامتصاص كافية (لن تتحسن قوة الشفط إذا كان السماكة وتزداد المساحة، أي لا يؤخذ في الاعتبار تسرب التدفق المغناطيسي)، ومع ذلك، لا يمكن استخدام القيمة المحسوبة إلا كمرجع، وليس للحسابات الدقيقة.
F(N)=2*S(m²)*B(T)²/μ0
من بينها، تمثل S منطقة الامتزاز، وتمثل B كثافة التدفق المغناطيسي لفجوة الهواء، وμ0 هي نفاذية الفراغ (ثابت، μ0=4π*10-7).
من الصيغة، يمكننا أن نرى أن قوة الشفط للمغناطيس تتناسب مع مساحة الامتزاز وكثافة التدفق المغناطيسي للفجوة الهوائية. يمكن ملاحظة أن زيادة مساحة الامتزاز وزيادة كثافة التدفق المغناطيسي لفجوة الهواء هما طريقتان لزيادة قوة الشفط للمغناطيس.
1. زيادة مساحة الامتزاز
يجب أن يكون الجسم المنجذب قادرًا على الأقل على تغطية سطح امتصاص المغناطيس، ويمكن زيادة سمك الجسم المنجذب إذا سمحت الظروف بذلك.
عندما يجذب المغناطيس صفيحة حديدية :
كلما كانت مساحة الامتصاص بين اللوحة الحديدية والمغناطيس أكبر، زادت قوة الشفط بين المغناطيس واللوحة الحديدية. عندما تكون مساحة الامتصاص مساوية لمساحة المغناطيس، فإن ميل قوة الشفط إلى أن تصبح أكبر سوف يتباطأ تدريجياً. عندما تكون اللوحة الحديدية كبيرة بما فيه الكفاية، قم بزيادة قوة الشفط. قد لا تعمل منطقة الصفيحة الحديدية على تحسين الشفط؛
عندما تكون مساحة الصفيحة الحديدية هي نفسها، عندما يكون سمك الصفيحة الحديدية أرق، فإن زيادة سمك الصفيحة الحديدية يمكن أن يزيد من قوة الشفط؛ عندما تكون صفيحة الحديد أكثر سمكًا، فإن زيادة سمك صفيحة الحديد ستؤدي إلى زيادة قوة الشفط تدريجيًا حتى لا تكون هناك زيادة.
2. زيادة كثافة تدفق الفجوة الهوائية
عندما تكون منطقة الامتزاز S ثابتة، فإن إيجاد طرق لزيادة كثافة تدفق فجوة الهواء وتقليل تسرب التدفق المغناطيسي سيكون وسيلة أكثر فعالية لزيادة قوة الشفط، ويمكن تقليل تسرب التدفق المغناطيسي بشكل فعال عن طريق مغنطة متعددة الأقطاب.
من مخطط محاكاة المجال المغناطيسي، يمكننا أن نرى أنه بعد تغيير المغناطيس إلى مغنطة ثنائية القطب، يقل تسرب التدفق المغناطيسي بشكل كبير، ويشكل جزء كبير من خطوط القوة المغناطيسية حلقة مغلقة من الدائرة المغناطيسية داخل صفائح الحديد الممتزة.
إذا تم زيادة عدد الأقطاب بشكل أكبر، وتم إضافة لوح موصل مغناطيسي إلى الجزء السفلي من المغناطيس، فسيتم تقليل تسرب التدفق المغناطيسي بشكل أكبر، وسيتم تحسين قوة الشفط بشكل أكبر.
الاتجاه الحالي لتصميم الأجزاء المغناطيسية هو زيادة استخدام المجال المغناطيسي قدر الإمكان. من خلال تصميم الدائرة المغناطيسية متعددة الأقطاب أو دائرة هالبيك المغناطيسية، أو من خلال توجيه بعض المواد ذات النفاذية المغناطيسية العالية، يمكن للمجال المغناطيسي المرور من خلالها بأكبر قدر ممكن. يشكل جسم الشفط حلقة مغلقة من الدائرة المغناطيسية. التطبيقات النموذجية هي:
تم تصميم الصفائح المغناطيسية المطاطية من أجل مغنطة متعددة المستويات، بعضها متعدد الأقطاب على الوجهين، وبعضها متعدد الأقطاب أحادي الجانب. أداء المغناطيس للمغناطيس المطاطي منخفض جدًا، ولكن بعد تصميم الدائرة المغناطيسية متعددة الأقطاب، يتم توزيع المجال المغناطيسي بكثافة على السطح. تسرب التدفق المغناطيسي صغير جدًا أثناء الامتزاز، مما يؤدي إلى تأثير امتزاز أفضل؛
الجهاز المغناطيسي لشفط الباب، من خلال توجيه ورقة التوجيه المغناطيسية، يجعل الدائرة المغناطيسية تشكل تقريبًا دائرة من الجسم الممتز أثناء الامتزاز، بحيث يكون معدل استخدام المجال المغناطيسي مرتفعًا جدًا، والتجربة البديهية جيدة جاذبية مغناطيسية صغيرة، قوة الشفط كبيرة عندما تكون على اتصال مباشر.
لا يمكن فصل تصميم الجذب المغناطيسي عن مراعاة مسافة الامتزاز. يعتمد الامتزاز المذكور أعلاه على الاتصال المباشر. إذا تغيرت المسافة، فغالبًا ما تتغير قوة الشفط بشكل كبير. يوضح الشكل التالي العديد من المغناطيسات النموذجية ذات المغناطيس الواحد. الأجهزة والمكونات المغناطيسية متعددة الأقطاب لها قاعدة مماثلة. كلما زاد عدد الأقطاب كلما زادت قوة الشفط عندما تكون التباعد 0، لكن قوة الشفط تصبح أضعف مع زيادة التباعد.
