כיצד להגביר את כוח היניקה של המגנט?
ליישום משיכה מגנטית, כולם מקדישים תשומת לב רבה לכוח המשיכה של המגנט. ניתן לחשב את כוח היניקה של מגנט (מחשבון כוח משיכה), וניתן להשתמש בנוסחה הבאה להתייחסות, אך יש לציין שתנאי ברירת המחדל של הנוסחה הם אידיאלים מאוד, כלומר, התפלגות השדה המגנטי היא מאוד אחיד, והחדירות המגנטית של האובייקט הנמשך גבוהה מאוד (חומרים מגנטיים חלשים כגון נירוסטה מסדרת 300 וסגסוגות ברזל אחרות אינם ישימים), העובי ואזור הספיחה מספיקים (כוח היניקה לא ישתפר אם העובי והשטח גדלים, כלומר, דליפת שטף מגנטי לא נחשבת), למרות זאת, הערך המחושב יכול לשמש רק בתור לעיון, לא לחישובים מדויקים.
F(N)=2*S(m²)*B(T)²/μ0
ביניהם, S מייצג את אזור הספיחה, B מייצג את צפיפות השטף המגנטי של פער האוויר, ו-μ0 היא חדירות הוואקום (קבוע, μ0=4π*10-7).
מהנוסחה, אנו יכולים לראות שכוח היניקה של מגנט פרופורציונלי לאזור הספיחה ולצפיפות השטף המגנטי של פער האוויר. ניתן לראות שהגדלת שטח הספיחה והגדלת צפיפות השטף המגנטי של פער האוויר הן שתי דרכים להגביר את כוח היניקה של מגנט.
1. הגדל את אזור הספיחה
האובייקט הנמשך אמור להיות מסוגל לפחות לכסות את משטח הספיגה של המגנט, וניתן להגדיל את עובי האובייקט הנמשך אם התנאים מאפשרים זאת.
כאשר מגנט מושך לוחית ברזל:
ככל ששטח הספיחה בין לוח הברזל למגנט גדול יותר, כך גדל כוח היניקה בין המגנט ללוח הברזל. כאשר שטח הספיחה שווה לשטח המגנט, הנטייה של כוח היניקה להיות גדול יותר תאט בהדרגה. כאשר לוח הברזל גדול מספיק, הגבר את כוח היניקה. אזור לוחית הברזל עשוי שלא לשפר את היניקה;
כאשר השטח של לוח הברזל זהה, כאשר עובי לוח הברזל דק יותר, הגדלת עובי לוח הברזל יכולה להגביר את כוח היניקה; כאשר לוח הברזל עבה יותר, הגדלת עובי לוח הברזל תגביר בהדרגה את כוח היניקה עד שלא תהיה עליה.
2. הגדל את צפיפות השטף של פער האוויר
כאשר אזור הספיחה S קבוע, מציאת דרכים להגדיל את צפיפות השטף של פער האוויר ולהפחית את דליפת השטף המגנטי תהיה דרך יעילה יותר להגביר את כוח היניקה, וניתן להפחית ביעילות את דליפת השטף המגנטי על ידי מגנט רב-קוטבי.
מתרשים הדמיית השדה המגנטי, ניתן לראות כי לאחר שינוי המגנט למגנטיזציה דו-קוטבית, דליפת השטף המגנטי מצטמצמת באופן משמעותי, וחלק גדול מקווי הכוח המגנטי יוצר מעגל סגור במעגל מגנטי בתוך יריעת הברזל הנספגת.
אם מספר הקטבים גדל עוד יותר, ומוסיפים יריעה מוליכה מגנטית לתחתית המגנט, דליפת השטף המגנטי תפחת עוד יותר, וכוח היניקה ישתפר עוד יותר.
מגמת העיצוב הנוכחית של חלקים מגנטיים היא להגביר את ניצול השדה המגנטי ככל האפשר. באמצעות תכנון של מעגל מגנטי רב קוטבי או מעגל מגנטי של הלבק, או באמצעות הנחייה של חומרים מסוימים בעלי חדירות מגנטית גבוהה, השדה המגנטי יכול לעבור כמה שיותר. עצם היניקה יוצר מעגל סגור במעגל מגנטי. יישומים אופייניים הם:
היריעה המגנטית מגומי מיועדת למגנטיזציה רב-מפלסית, חלקן דו-צדדיות רב-קוטביות, וחלקן רב-קוטביות חד-צדדיות. ביצועי המגנט של מגנט הגומי נמוכים מאוד, אך לאחר תכנון המעגל המגנטי הרב-קוטבי, השדה המגנטי מופץ בצפיפות על פני השטח. דליפת שטף מגנטי קטנה מאוד במהלך ספיחה, וכתוצאה מכך אפקט ספיחה טוב יותר;
המכשיר המגנטי של היניקה של הדלת, באמצעות הנחיית יריעת המדריך המגנטי, גורם למעגל המגנטי כמעט ליצור מעגל מהעצם הנספג במהלך הספיחה, כך שקצב ניצול השדה המגנטי גבוה מאוד, והחוויה האינטואיטיבית היא משיכה מגנטית קטנה, כוח היניקה הוא עצום במגע ישיר.
עיצוב האטרקציה המגנטית אינו נפרד מהשיקול של מרחק הספיחה. הספיחה הנ"ל מבוססת על מגע ישיר. אם המרחק משתנה, כוח היניקה משתנה לעתים קרובות מאוד. האיור הבא מציג מספר מגנטים טיפוסיים עם מגנט יחיד. למכשירים ולרכיבים מגנטיים רב-קוטביים יש כלל דומה. ככל שמספר הקטבים גדול יותר, כוח היניקה גדול יותר כאשר המרווח הוא 0, אך כוח היניקה נחלש ככל שהמרווח גדל.
