“+x+”

, Author

Magnet Basics

Indholdsfortegnelse

  • 1.0 Historie
  • 2.0 Magnet Basics
  • 3.0 Magnetisk styrke
  • 4.0 Blokering af magnetiske felter
  • 5.0 Magnetiske poler
  • 6.0 Magnetisk flux
  • 7.0 Magnetisk orientering
  • 8.0 Midlertidige magneter
  • 9.0 Elektromagneter
  • 10.0 Magnetiske samlinger
  • 11.0 Maskinel bearbejdning af magneter
  • 12.0 Håndtering & Opbevaring
  • 13.0 Omkostninger & Bestillingstips

1.0 Lidt historie….

De gamle grækere og kinesere opdagede, at visse sjældne sten besad mystiske og tiltrækkende egenskaber. Disse sten kunne tiltrække små stykker jern på en magisk måde og viste sig altid at pege i den samme retning, når de fik lov til at svinge frit, ophængt i et stykke snor eller flydende på vandet. Tidlige navigatører brugte disse magneter til det første kompas til at hjælpe dem med at bestemme deres retning, mens de var til søs. Navnet MAGNET stammer fra Magnesia, et distrikt i Thessalien i Grækenland, hvor man mener, at disse første “lodestones” blev udvundet.

Igennem årtusinderne har magneter udviklet sig til de højstyrkematerialer, vi har i dag. Man opdagede, at man ved at skabe legeringer af forskellige materialer kunne skabe lignende effekter som dem, der findes i lodstenene, og øge magnetismeniveauet. Det var først i det 18. århundrede, at de første menneskeskabte magneter blev skabt, og fremskridtene med at skabe stærkere magnetiske legeringer gik meget langsomt indtil 1920’erne, hvor Alnico (en legering af nikkel, aluminium og kobolt) blev formuleret. Ferritter (også kendt som keramik) blev skabt i 1950’erne og de sjældne jordarter i 1970’erne. Siden da er videnskaben om magnetisme eksploderet eksponentielt, og ekstremt kraftige magnetiske materialer har muliggjort de utallige apparater, som vi har i dag. (top)

2.0 Hvad er en magnet?

Visse materialer, f.eks. jern eller stål, kan gøres magnetiske ved at placere dem i et stærkt magnetfelt. Permanente og midlertidige magneter kan fremstilles på denne måde.

Atomerne, der udgør materialer, som let kan magnetiseres, såsom jern, stål, nikkel og kobolt, er arrangeret i små enheder, kaldet domæner. Hvert domæne, selv om det er mikroskopisk lille, indeholder millioner af milliarder af atomer, og hvert domæne fungerer som en lille magnet. Hvis et magnetisk materiale placeres i et stærkt magnetfelt, svinger de enkelte domæner, som normalt peger i alle retninger, rundt i retning af det magnetiserende felt. Når de fleste af domænerne er rettet ind i feltet, bliver materialet en magnet. (top)

For magnetisering:

før magnetisering

Efter magnetisering:

Hvad gør en magnet?

Magneter gør følgende ting:

  • Attraherer visse materialer – f.eks. jern, nikkel, kobolt, visse ståltyper og andre legeringer;
  • Udøver en tiltrækkende eller frastødende kraft på andre magneter (modsatte poler tiltrækkes, ens poler frastøder);
  • Har en virkning på elektriske ledere, når magneten og lederen bevæger sig i forhold til hinanden;
  • Har en virkning på den vej, som elektrisk ladede partikler, der bevæger sig i det frie rum, tager.

Baseret på disse virkninger omdanner magneter energi fra en form til en anden, uden at der sker et permanent tab af deres egen energi. Eksempler på magnetfunktioner er:

  • Mekanisk til mekanisk – f.eks. tiltrækning og frastødning.
  • Mekanisk til elektrisk – f.eks. generatorer og mikrofoner.
  • Elektrisk til mekanisk – f.eks. motorer, højttalere, afbøjning af ladede partikler.
  • Mekanisk til varme – f.eks. hvirvelstrøms- og hysterese-drejemomentanordninger.
  • Særlige effekter – f.eks. magnetmodstand, Hall-effektanordninger og magnetisk resonans. (top)

Hvordan fremstilles magneter?

Baseret Moderne magnetmaterialer fremstilles ved støbning, presning og sintring, kompressionsbonding, sprøjtestøbning, ekstrudering eller kalanderingsprocesser. Når magneterne er fremstillet, skal de ofte bearbejdes yderligere ved slibning eller andre bearbejdningsprocesser og derefter samles til en samling på næste niveau. (top)

Hvilke forskellige typer magneter findes der?

Der findes 3 typer af magneter: permanente magneter, midlertidige magneter og elektromagneter. Permanente magneter udsender et magnetfelt uden brug af en ekstern magnetisk kilde eller elektrisk strøm. Midlertidige magneter opfører sig som magneter, mens de er fastgjort til eller tæt på noget, der udsender et magnetfelt, men mister denne egenskab, når kilden til magnetfeltet fjernes. Elektromagneter kræver elektricitet for at kunne opføre sig som en magnet. (top)

Hvad er en permanentmagnet?

Moderne permanente magneter er fremstillet af særlige legeringer, som man gennem forskning har fundet ud af at skabe stadig bedre magneter. Permanente magneter har et magnetfelt, der ikke tændes og slukkes som elektromagneter. De mest almindelige familier af magnetmaterialer i dag er dem, der er fremstillet af aluminium-nikkel-kobolt (alnicos), strontium-jern (ferritter, også kendt som keramik), neodym-jern-bor-magneter (NdfeB-magneter, undertiden omtalt som “supermagneter”) og samarium-kobolt. Samarium-kobolt- og neodym-jern-bor-familierne kaldes tilsammen for sjældne jordarter. (top)

Hvad er sjældne jordmagneter?

Magneter med sjældne jordmagneter er magneter, der er fremstillet af gruppen af sjældne jordarters grundstoffer. De mest almindelige magneter med sjældne jordarter er neodym-jern-bor- og samarium-kobolt-magneterne. (top)

3.0 Hvad er styrken af jordens magnetfelt?

Den overfladiske feltstyrke på jorden er ca. 0,75 gauss, men den varierer med op til 10 % afhængigt af styrken af “skorpefeltet”. Der findes et interval fra 0,85 til 0,60 over hele kloden. Geomagnetiske storme kan forårsage ændringer på mellem 1 % og 5 %, der varer fra timer til en dag eller deromkring. (top)

Får magneter lov til at miste deres kraft med tiden?

Moderne magnetmaterialer mister kun en meget lille del af deres magnetisme med tiden. For samarium-kobolt-materialer har det f.eks. vist sig at være mindre end 1 % over en periode på ti år. Ellers er permanente magneter bare så permanente (man skal gøre et stykke arbejde for aktivt at forsøge at afmagnetisere dem). (top)

Kan en magnet, der har mistet sin magnetisme, genmagnetiseres?

Såfremt materialet ikke er blevet beskadiget af ekstrem varme, kan magneter genmagnetiseres tilbage til den oprindelige styrke, hvis de har været udsat for forhold, der får dem til at blive afmagnetiseret. (top)

Hvordan måler man styrken af en magnet?

Der anvendes oftest Gaussmeter, magnetometre eller pull-testere til at måle styrken af en magnet. Gaussmeter måler styrken i Gauss, Magnetometre måler i Gauss eller vilkårlige enheder (så det er nemt at sammenligne en magnet med en anden), og Pull-Testers kan måle trækkraft i pund, kilogram eller andre kraftenheder. Specielle Gaussmålere kan koste flere tusinde dollars. Vi har flere typer Gaussmeter på lager, der koster mellem 400 og 1.500 dollars stykket. (top)

Hvis jeg har en neomagnet med en Br på 12.300 gauss, skal jeg så kunne måle 12.300 gauss på dens overflade?

Det enkle svar er nej. Br-værdien måles under lukkede kredsløbsforhold. En magnet med lukket kredsløb er ikke til megen nytte. I praksis vil du måle et felt, der er mindre end 12.300 Gauss tæt på magnetens overflade. Den faktiske måling vil afhænge af, om der er stål på magneten, hvor langt væk fra overfladen du foretager målingen, og størrelsen af magneten (forudsat at målingen foretages ved stuetemperatur). F.eks. vil en 1″ diameter Grade 35 Neodymium Disc Magnet, der er 1/4″ lang, måle ca. 2.500 Gauss 1/16″ væk fra overfladen og 2.200 Gauss 1/8″ væk fra overfladen. (top)

Kan jeg gøre en magnet, som jeg allerede har, stærkere?

Når en magnet er fuldt magnetiseret, kan den ikke gøres stærkere – den er “mættet”. I den forstand er magneter som spande med vand: når de først er fulde, kan de ikke blive “fyldigere”. (top)

Hvordan aftager en magnets styrke over afstanden?

Styrken af et magnetfelt aftager omtrent eksponentielt over afstanden. Her er et eksempel på, hvordan feltet (målt i Gauss) falder med afstanden for en Samarium Cobalt Grade 18 Disc Magnet, som er 1″ i diameter og 1/2″ lang. (top)

Hvad er ligningen for feltstyrke i forhold til afstand?

For en cirkulær magnet med en radius R og en længde L kan feltet ved magnetens midterlinje i en afstand X fra overfladen beregnes ved følgende formel (hvor Br er materialets residualinduktion):

Der findes yderligere formler, der kan bruges til at beregne feltet fra en rektangulær magnet og magneter i andre konfigurationer, men formlerne bliver for lange og komplekse til at blive medtaget her! (top)

4.0 Hvad kan jeg bruge til at blokere et magnetfelt?

Kun materialer, der tiltrækkes af en magnet, kan “blokere” et magnetfelt. Afhængigt af hvor tykt blokeringstykket er, vil det blokere magnetfeltet delvist eller helt blokere det. (top)

5.0 Hvad er magnetiske poler?

Magnetiske poler er de overflader, hvorfra de usynlige linjer af magnetisk flux udgår og forbinder sig på vej tilbage til magneten. (top)

Hvad er industriens standarddefinitioner af “nord-” og “sydpoler”

Nordpolen defineres som den pol på en magnet, der, når den er fri til at rotere, søger mod jordens nordpol. Med andre ord søger en magnets nordpol efter jordens nordpol. På samme måde søger en magnets sydpol efter jordens sydpol. (top)

Hvordan kan man se, hvilken nordpol der er nordpolen, hvis den ikke er markeret?

Det kan man ikke se ved at kigge. Man kan se det ved at placere et kompas tæt på magneten. Den ende af nålen, der normalt peger mod Jordens nordpol, vil pege mod magnetens sydpol. (top)

6.0 Hvordan opfører linjer af magnetisk flux sig?

Det generelle svar er “forudsigeligt”! Kraftlinjer er tredimensionelle og omgiver en stangmagnet på alle sider.

Magnetisk flux a

Likke poler frastøder hinanden, og ulige poler tiltrækker hinanden. Når modsatrettede poler af en magnet bringes sammen, støder kraftlinjerne sammen, og magneterne trækker sammen.

magnetisk flux b

Når ens poler af en magnet bringes sammen, skubber kraftlinjerne væk fra hinanden, og magneterne frastøder hinanden.

magnetisk flux b

(top)

7.0 Hvad betyder “magnetisk orienteringsretning”?

magnetisk orienteringsretning

De fleste moderne magnetmaterialer har et “korn”, idet de kun kan magnetiseres for maksimal effekt gennem én retning. Dette er “orienteringsretningen”, også kendt som den “nemme akse” eller “akse”.

Uorienterede magneter (også kendt som “isotrope magneter”) er meget svagere end orienterede magneter, og kan magnetiseres i alle retninger. Orienterede magneter (også kendt som “anisotrope magneter”) er ikke ens i alle retninger – de har en foretrukken retning, som de skal magnetiseres i. (top)

8.0 Findes der noget som en midlertidig magnet?

Blødt jern og visse jernlegeringer kan meget let magnetiseres, selv i et svagt felt. Så snart feltet fjernes, går magnetismen imidlertid tabt. Disse materialer er fremragende midlertidige magneter, som f.eks. anvendes i telefoner og elektriske motorer. (top)

9.0 Hvad er elektromagneter?

Elektromagneter fremstilles ved at placere en metalkerne (normalt en jernlegering) inde i en trådspole, der transporterer en elektrisk strøm. Elektriciteten i spolen frembringer et magnetfelt, som ledes gennem jernkernen. Styrken afhænger af styrken af den elektriske strøm og antallet af spoler af tråd. Polariteten afhænger af strømmenes retning. Mens strømmen løber, opfører kernen sig som en magnet, men så snart strømmen ophører, går de magnetiske egenskaber tabt. Elektromotorer, fjernsyn, magnetbanetog, telefoner, computere og mange andre moderne apparater anvender elektromagneter. (top)

10.0 Hvad er en magnetisk samling?

En magnetisk samling består af en eller flere magneter og andre komponenter, som f.eks. stål, der generelt påvirker magnetens funktion. (top)

Hvordan skal jeg montere magneter på min enhed?

  • Hvis en magnet skal fastgøres til en enhed, kan du enten bruge mekaniske midler eller klæbemidler til at fastgøre magneten på plads.
  • Klæbemidler bruges ofte til at fastgøre magneter på plads. Hvis magneterne skal fastgøres på ujævne overflader, skal du bruge et klæbemiddel med masser af “fylde”, så det tilpasser sig den ujævne overflade. Varm lim har vist sig at fungere godt til fastgørelse af magneter på keramik, træ, stof og andre materialer. Til magneter, der skal klæbes på metal, kan “superlim” anvendes meget effektivt.
  • Vi kan levere fleksible magneter med et klæbemiddel, der allerede er fastgjort til magneten: det eneste, du behøver at gøre, er at trække forklædet af og fastgøre det til dit produkt.
  • Som med alle klæbemidler er det meget vigtigt at sikre, at alle overflader, der skal klæbes, er rene og tørre, inden de klæbes.

(top)

11.0 Kan jeg bearbejde magneter?

Magneterne kan bearbejdes. Hårde magnetmaterialer – i modsætning til de fleksible magnetmaterialer eller magnetmaterialer af gummitypen – er dog ekstremt vanskelige at bearbejde. Magneter bør bearbejdes ved hjælp af diamantværktøj eller bløde slibeskiver og så vidt muligt i umagnetiseret tilstand. Generelt er det bedst ikke at forsøge at bearbejde hårde magnetmaterialer, medmindre man er fortrolig med disse specialiserede bearbejdningsteknikker. (top)

12.0 Tips om håndtering og opbevaring af magneter

  • Vær altid forsigtig! Magneter kan knække sammen og skade personale eller beskadige sig selv.
  • Hold magneter væk fra magnetiske medier – f.eks. disketter og kreditkort – og computerskærme.
  • Opbevar magneter i lukkede beholdere, så de ikke tiltrækker metalrester.
  • Hvis der opbevares flere magneter, skal de opbevares i tiltrækkende positioner.
  • Alnico magneter bør opbevares med “keepers” (jern- eller magnetiske stålplader, der forbinder magnetens poler), da de let kan blive afmagnetiseret.
  • Magneter bør holdes væk fra pacemakere!

(top)

13.0.1 Hvad koster magneter?

Oprisen på de forskellige magnetmaterialer varierer betydeligt fra det ene til det andet. Her er en cirka-guide for, hvad magneter koster.

* Bemærk: De viste omkostninger er relative omkostninger baseret på store mængder af magnetmaterialer, der ikke har nogen særlig bearbejdning eller andre egenskaber.

Relative omkostninger

Materiale BHmax
(MGOe)
($/pund) ($/BHmax)
Fleksibel 1 $0.80 $0.80
Keramisk 3 2.00$ 0$ 0.67
Alnico 5 $20.00 $4.00
SmCo 25 $70.00 2,80$
NdFeB 40 35,00$ 0,88$

På en omkostning pr. pund synes neodymmagneter at være meget dyre. På en omkostning pr. BHmax-basis virker de dog ikke så dyre. Ved at anvende en kraftigere magnet kan hele den enhed, som magneten indgår i, ofte miniaturiseres, hvilket giver omkostningsbesparelser, der begunstiger de kraftigere magnetmaterialer. (top)

13.0.2 Hvordan bestiller jeg magneter?

For at bestille magneter effektivt skal du have en god idé om, hvad du ønsker at opnå. Her er et par punkter, som du skal overveje:

  • Generel art af anvendelse – Holde, flytte, løfte osv.
  • Form af magnet ønsket – Skive, ring, rektangel osv.
  • Størrelse af magnet ønsket – Diameter, længde, bredde, højde osv.
  • Tolerancer – Hvilken variation i dimensionerne er tilladt.
  • Betingelser magneten skal bruges i – Forhøjet temperatur, fugtighed, udenfor, indenfor osv.
  • Magnettets ønskede styrke – I pund holdekraft, Gauss osv.
  • Magnet bør ikke koste mere end? – Dette vil udelukke visse materialer fra overvejelse.
  • Mængder, du har brug for

Spørgsmål om Magneter?

Kontakt os i dag eller send os en anmodning om tilbud, og lad os vide, hvordan vi kan hjælpe. (top)

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.