Sisällysluettelo

• 1.0 Historia
• 2.0 Magneetin perusteet
• 3.0 Magneetin voimakkuus
• 4.0 Magneettikenttien estäminen
• 5.0 Magneettinavat
• 6.0 Magneettivuo
• 7.0 Magneetin suuntaus
• 8.0 Väliaikaiset magneetit
• 9.0 Sähkömagneetit
• 10.0 Magneettikokoonpanot
• 11.0 Magneettien työstö
• 12.0 Käsittely & Varastointi
• 13.0 Kustannukset & Tilausvinkkejä

1.0 Vähän historiaa….

Vanhat kreikkalaiset ja kiinalaiset havaitsivat, että tietyillä harvinaisilla kivillä oli salaperäisiä ja houkuttelevia ominaisuuksia. Nämä kivet kykenivät vetämään pieniä rautakappaleita puoleensa maagisella tavalla, ja niiden havaittiin osoittavan aina samaan suuntaan, kun niiden annettiin heilua vapaasti, roikkua narunpätkän varassa tai kellua veden päällä. Varhaiset merenkulkijat käyttivät näitä magneetteja ensimmäiseen kompassiin, joka auttoi heitä määrittämään suunnan merellä ollessaan. Nimi MAGNEETTI tulee Magnesiasta, Kreikan Thessaliassa sijaitsevasta alueesta, josta uskotaan louhitun nämä ensimmäiset ”lodestones”.

Tuhansien vuosien aikana magneetit ovat kehittyneet nykyisiksi lujatekoisiksi materiaaleiksi. Havaittiin, että luomalla eri materiaaleista seoksia voitiin luoda samanlaisia vaikutuksia kuin lodestoneissa ja lisätä magneettisuutta. Ensimmäiset ihmisen valmistamat magneetit luotiin vasta 1700-luvulla, ja edistyminen vahvempien magneettiseosten luomisessa oli hyvin hidasta, kunnes 1920-luvulla kehitettiin Alnico (nikkelin, alumiinin ja koboltin seos). Ferriitit (tunnetaan myös nimellä keramiikka) luotiin 1950-luvulla ja harvinaiset maametallit 1970-luvulla. Sittemmin magnetismin tiede on kasvanut räjähdysmäisesti, ja erittäin tehokkaat magneettiset materiaalit ovat mahdollistaneet lukemattomat laitteet, joita meillä on nykyään. (top)

2.0 Mikä on magneetti?

Tietyt materiaalit, kuten rauta tai teräs, voidaan tehdä magneettisiksi asettamalla ne voimakkaaseen magneettikenttään. Pysyviä ja tilapäisiä magneetteja voidaan valmistaa tällä tavoin.

Helposti magnetoituvia materiaaleja, kuten rautaa, terästä, nikkeliä ja kobolttia, muodostavat atomit ovat järjestäytyneet pieniksi yksiköiksi, joita kutsutaan domeeneiksi. Jokainen domain, vaikka se on mikroskooppisen pieni, sisältää miljoonia tai miljardeja atomeja, ja jokainen domain toimii kuin pieni magneetti. Jos magneettinen materiaali asetetaan voimakkaaseen magneettikenttään, yksittäiset domeenit, jotka normaalisti osoittavat kaikkiin suuntiin, kääntyvät magnetoivan kentän suuntaan. Kun suurin osa domeeneista on kohdistunut kenttään, materiaalista tulee magneetti. (ylhäältä)

Ennen magnetointia:

Magnetoinnin jälkeen:

Mitä magneetti tekee?

Magneetit tekevät seuraavia asioita:

• Vetävät puoleensa tiettyjä materiaaleja – kuten rautaa, nikkeliä, kobolttia, tiettyjä teräksiä ja muita seoksia;
• Hoitavat vetovoimaa tai hylkivää voimaa toisiin magneetteihin (vastakkaiset navat vetävät puoleensa, samankaltaiset navat hylkivät);
• Hoitavat sähköjohtimiin kohdistuvia vaikutuksia silloin, kun magneetti ja johdin liikkuvat toistensa suhteen;
• Hoitavat vaikutuksia vapaassa tilassa matkustavien sähköisesti varattujen partikkelien kulkemiin ratoihin.

Tämän vaikutuksen perusteella magneetit muuttavat energiaa muodosta toiseen ilman oman energiansa pysyvää menetystä. Esimerkkejä magneettien toiminnoista ovat:

• Mekaanisesta mekaaniseksi – kuten vetovoima ja hylkiminen.
• Mekaanisesta sähköiseksi – kuten generaattorit ja mikrofonit.
• Sähköinen mekaaniseksi – kuten moottorit, kaiuttimet, varattujen hiukkasten poikkeutus.
• Mekaaninen lämmöksi – kuten pyörrevirta- ja hystereesimomenttilaitteet.
• Erikoisefektit – kuten magneettiresistanssi, Hall-efektilaitteet ja magneettinen resonanssi. (top)

Miten magneetteja valmistetaan?

Pohjaiset Nykyaikaiset magneettimateriaalit valmistetaan valamalla, puristamalla ja sintraamalla, puristusliimaamalla, ruiskupuristamalla, suulakepuristamalla tai kalanteroimalla. Valmistuksen jälkeen magneetit on usein jatkokäsiteltävä hiomalla tai muilla työstöprosesseilla, minkä jälkeen ne kootaan seuraavan tason kokoonpanoon. (top)

Mitä eri magneettityyppejä on saatavana?

Magneetteja on kolmenlaisia: kestomagneetteja, väliaikaisia magneetteja ja sähkömagneetteja. Kestomagneetit synnyttävät magneettikentän ilman ulkoista magneettilähdettä tai sähkövirtaa. Väliaikaiset magneetit käyttäytyvät kuin magneetit, kun ne on kiinnitetty johonkin magneettikenttää säteilevään kohteeseen tai sen läheisyyteen, mutta menettävät tämän ominaisuuden, kun magneettikentän lähde poistetaan. Sähkömagneetit tarvitsevat sähköä käyttäytyäkseen kuin magneetti. (top)

Mikä on kestomagneetti?

Nykyaikaiset kestomagneetit on valmistettu erityisistä seoksista, jotka on tutkimusten avulla löydetty luomaan yhä parempia magneetteja. Kestomagneeteilla on magneettikenttä, joka ei kytkeydy päälle ja pois kuten sähkömagneetit. Yleisimpiä magneettimateriaaliperheitä ovat nykyään alumiinin, nikkelin ja koboltin (alnikot), strontium-raudan (ferriitit, joita kutsutaan myös keraameiksi), neodyymirauta-boorin (NdfeB-magneetit, joita joskus kutsutaan ”supermagneeteiksi”) ja samariumkoboltin materiaalit. Samariumkoboltti- ja neodyymirautabooriperheitä kutsutaan yhdessä harvinaisiksi maametalleiksi. (top)

Mitä ovat harvinaiset maamagneetit?

Harvinaiset maamagneetit ovat harvinaisten maametallien alkuaineiden ryhmästä valmistettuja magneetteja. Yleisimpiä harvinaisten maametallien magneetteja ovat neodyymi-rautaboori- ja samariumkoboltti-tyypit. (top)

3.0 Mikä on maapallon magneettikentän voimakkuus?

Maailman pintakentän voimakkuus on noin 0,75 gaussia, mutta se vaihtelee jopa 10 % riippuen ”maankuoren kentän” voimakkuudesta. Vaihteluväli 0,85 ja 0,60 välillä löytyy eri puolilta maapalloa. Geomagneettiset myrskyt voivat aiheuttaa 1-5 prosentin muutoksia, jotka kestävät tunneista noin vuorokauteen. (top)

Häviävätkö magneetit voimansa ajan myötä?

Nykyaikaiset magneettimateriaalit menettävät hyvin pienen osan magnetismistaan ajan myötä. Esimerkiksi samarium-koboltti-materiaalien osalta tämän on osoitettu olevan alle 1 % kymmenen vuoden aikana. Muuten kestomagneetit ovat juuri niin kestäviä (pitää tehdä töitä, jotta niitä voi aktiivisesti yrittää purkaa magneettisuutta). (top)

Voidaanko magneetti, joka on menettänyt magneettisuutensa, magnetoida uudelleen?

Edellyttäen, että materiaali ei ole vaurioitunut äärimmäisessä kuumuudessa, magneetit voidaan magnetoida takaisin alkuperäiseen vahvuuteensa, jos ne ovat altistuneet olosuhteille, jotka aiheuttavat niiden demagnetoitumisen. (top)

Miten magneetin lujuus mitataan?

Magneettien lujuuden mittaamiseen käytetään tavallisimmin Gauss-mittareita, magnetometrejä tai vetotestereitä. Gaussmittarit mittaavat voiman Gaussina, magnetometrit mittaavat Gaussina tai mielivaltaisina yksikköinä (joten yhtä magneettia on helppo verrata toiseen), ja Pull-Testereillä vetovoima voidaan mitata puntina, kilogrammoina tai muina voimayksikköinä. Erityiset Gaussmittarit voivat maksaa useita tuhansia dollareita. Meillä on varastossa useita erityyppisiä Gaussmetrejä, joiden kappalehinta on 400-1 500 dollaria. (top)

Jos minulla on neomagneetti, jonka Br on 12 300 gaussia, pitäisikö minun pystyä mittaamaan 12 300 gaussia sen pinnalta?

Yksinkertainen vastaus on ei. Br-arvo mitataan suljetun piirin olosuhteissa. Suljetun piirin magneetista ei ole paljon hyötyä. Käytännössä mittaat magneetin pinnan lähellä kentän, joka on alle 12 300 Gaussia. Todellinen mittaustulos riippuu siitä, onko magneettiin kiinnitetty terästä, kuinka kaukana pinnasta mittaus tehdään ja magneetin koosta (olettaen, että mittaus tehdään huoneenlämmössä). Esimerkiksi halkaisijaltaan 1 tuuman luokan 35 neodyymikiekkomagneetti, joka on 1/4 tuuman pituinen, mittaa noin 2 500 Gaussia 1/16 tuuman päässä pinnasta ja 2 200 Gaussia 1/8 tuuman päässä pinnasta. (top)

Voinko tehdä jo omistamastani magneetista vahvemman?

Kun magneetti on täysin magnetisoitunut, siitä ei voi tehdä vahvempaa – se on ”kyllästynyt”. Siinä mielessä magneetit ovat kuin vesiämpärit: kun ne ovat kerran täynnä, ne eivät voi enää ”täyttyä”. (top)

Miten magneetin voimakkuus laskee etäisyyden myötä?

Magneettikentän voimakkuus laskee suunnilleen eksponentiaalisesti etäisyyden myötä. Tässä on esimerkki siitä, miten kenttä (Gaussina mitattuna) laskee etäisyyden myötä halkaisijaltaan 1″:n ja pituudeltaan 1/2″:n samarium-koboltti-luokan 18 levymagneetin kohdalla. (top)

Mikä on kentän voimakkuuden yhtälö suhteessa etäisyyteen?

Pyöreälle magneetille, jonka säde on R ja pituus L, kenttä magneetin keskilinjalla etäisyydellä X pinnasta voidaan laskea seuraavalla kaavalla (jossa Br on materiaalin jäännösinduktio):

On olemassa muitakin kaavoja, joita voidaan käyttää suorakaiteen muotoisen magneetin kentän laskemiseen ja magneettien muihin kokoonpanoihin, mutta kaavoista tulee liian pitkiä ja monimutkaisen näköisiä sisällytettäväksi tähän! (top)

4.0 Millä voin estää magneettikentän?

Magneettikentän voivat ”estää” vain materiaalit, jotka vetävät magneettia puoleensa. Riippuen siitä, kuinka paksu estävä kappale on, se estää magneettikentän osittain tai kokonaan. (top)

5.0 Mitä ovat magneettinavat?

Magneettinavat ovat pintoja, joista magneettivuon näkymättömät linjat lähtevät ja yhdistyvät palatessaan magneettiin. (alkuun)

Mitkä ovat alan vakiomääritelmät ”pohjois-” ja ”etelänavoille”

Pohjanapa määritellään magneetin navaksi, joka vapaasti pyöriessään hakeutuu Maan pohjoisnavalle. Toisin sanoen magneetin pohjoisnapa pyrkii Maan pohjoisnapaan. Vastaavasti magneetin etelänapa tavoittelee Maan etelänapaa. (top)

Miten voitte sanoa, mikä on pohjoisnapa, jos sitä ei ole merkitty?

Et voi sanoa katsomalla. Sen voi sanoa asettamalla kompassin lähelle magneettia. Neulan pää, joka normaalisti osoittaa Maan pohjoisnavalle, osoittaisi magneetin etelänavalle. (top)

6.0 Miten magneettivuon viivat käyttäytyvät?

Yleinen vastaus on ”ennustettavasti”! Voimaviivat ovat kolmiulotteisia, ja ne ympäröivät sauvamagneettia joka puolelta.

Samankaltaiset navat hylkivät ja erilaiset navat vetävät puoleensa. Kun magneetin vastakkaiset navat tuodaan yhteen, voimaviivat yhtyvät ja magneetit vetävät toisiaan puoleensa.

Kun magneetin samankaltaiset navat tuodaan yhteen, voimaviivat työntyvät poispäin toisistaan ja magneetit hylkivät toisiaan.

(ylhäällä)

7.0 Mitä tarkoittaa ”magneettisen suunnan suuntaus”?

Suurimmalla osalla nykyaikaisista magneettimateriaaleista on sikäli ”jyvää”, että ne voidaan magneettisesti magneettisoida maksimaalisen vaikutuksen aikaansaamiseksi vain yhden suunnan kautta. Tämä on ”suuntaussuunta”, joka tunnetaan myös nimellä ”helppo akseli” tai ”akseli”.

Suuntaamattomat magneetit (tunnetaan myös nimellä ”isotrooppiset magneetit”) ovat paljon heikompia kuin suuntautuneet magneetit, ja ne voidaan magnetoida mihin suuntaan tahansa. Suuntautuneet magneetit (tunnetaan myös nimellä ”anisotrooppiset magneetit”) eivät ole samanlaisia joka suuntaan – niillä on mieluisin suunta, johon ne tulisi magnetoida. (top)

8.0 Onko olemassa väliaikaista magneettia?

Pehmeä rauta ja tietyt rautaseokset voidaan magnetoida hyvin helposti, jopa heikossa kentässä. Heti kun kenttä poistetaan, magnetismi kuitenkin häviää. Nämä materiaalit ovat erinomaisia väliaikaisia magneetteja, joita käytetään esimerkiksi puhelimissa ja sähkömoottoreissa. (top)

9.0 Mitä ovat sähkömagneetit?

Elektromagneetteja valmistetaan sijoittamalla metallisydän (yleensä rautaseos) sähkövirtaa kuljettavan lankakelan sisään. Kelassa oleva sähkö tuottaa magneettikentän, joka johdetaan rautasydämen läpi. Sen voimakkuus riippuu sähkövirran voimakkuudesta ja lankakelojen lukumäärästä. Sen napaisuus riippuu virran kulkusuunnasta. Virran kulkiessa ydin käyttäytyy magneetin tavoin, mutta heti kun virta lakkaa, magneettiset ominaisuudet häviävät. Sähkömoottorit, televisiot, maglev-junat, puhelimet, tietokoneet ja monet muut nykyaikaiset laitteet käyttävät sähkömagneetteja. (top)

10.0 Mikä on magneettikokoonpano?

Magneettikokoonpano koostuu yhdestä tai useammasta magneetista ja muista komponenteista, kuten teräksestä, jotka yleensä vaikuttavat magneetin toimintaan. (alkuun)

Miten magneetit kootaan laitteeseen?

• Jos magneetti on kiinnitettävä laitteeseen, voit käyttää joko mekaanisia keinoja tai liimoja magneetin kiinnittämiseen paikalleen.
• Liimoja käytetään usein magneettien kiinnittämiseen. Jos magneetteja kiinnitetään epätasaisiin pintoihin, tarvitset liiman, jossa on runsaasti ”runkoa”, jotta se mukautuu epätasaiseen pintaan. Kuumaliimojen on todettu toimivan hyvin magneettien kiinnittämiseen keramiikkaan, puuhun, kankaaseen ja muihin materiaaleihin. Metalliin kiinnitettäviin magneetteihin voidaan käyttää erittäin tehokkaasti ”superliimoja”.
• Voimme toimittaa joustavia magneetteja, joissa liima on jo kiinnitetty magneettiin: sinun tarvitsee vain irrottaa vuori ja kiinnittää se tuotteeseesi.
• Kuten kaikissa liimaussovelluksissa, on erittäin tärkeää varmistaa, että kaikki liimattavat pinnat ovat puhtaita ja kuivia ennen liimausta.

(alkuun)

11.0 Voiko magneetteja työstää?

Magneetteja voidaan työstää. Kovia magneettimateriaaleja – toisin kuin joustavia tai kumityyppisiä magneettimateriaaleja – on kuitenkin erittäin vaikea työstää. Magneetit tulisi koneistaa timanttityökaluilla tai pehmeillä hiomalaikoilla ja mahdollisimman pitkälle magnetoimattomassa tilassa. Kovia magneettimateriaaleja ei yleensä kannata yrittää työstää, ellei ole perehtynyt näihin erikoistuneisiin työstötekniikoihin. (top)

12.0 Vinkkejä magneettien käsittelyyn ja säilytykseen

• Ole aina varovainen! Magneetit voivat napsahtaa yhteen ja loukata henkilökuntaa tai vahingoittaa itseään.
• Säilytä magneetit kaukana magneettisista tietovälineistä – kuten levykkeistä ja luottokorteista – ja tietokoneen näytöistä.
• Säilytä magneetteja suljetuissa säiliöissä niin, etteivät ne vedä puoleensa metalliroskia.
• Jos magneetteja säilytetään useampia magneettisäiliöitä, ne on säilytettävä houkuttelevissa asennoissa.
• Alnico-magneetit tulisi säilyttää ”keepereiden” kanssa (rauta- tai magneettiteräslevyt, jotka yhdistävät magneetin navat), koska ne voivat helposti demagnetoitua.
• Magneetit tulisi pitää poissa sydämentahdistimien läheisyydestä!

(ylhäällä)

13.0.1 Mitä magneetit maksavat?

Eri magneettimateriaalien kustannukset vaihtelevat huomattavasti. Tässä on likimääräinen ohje magneettien hinnoista.

* Huomautus: tässä esitetyt kustannukset ovat suhteellisia kustannuksia, jotka perustuvat suuriin määriin magneettimateriaaleja, joilla ei ole erityisiä työstö- tai muita ominaisuuksia.

Kustannuksina naulaa kohden neodyymimagneetit tuntuvat erittäin kalliilta. BHmax-kustannusten perusteella ne eivät kuitenkaan vaikuta niin kalliilta. Usein käyttämällä tehokkaampaa magneettia koko laite, johon magneetti menee, voidaan pienentää, jolloin saadaan kustannussäästöjä, jotka suosivat tehokkaampia magneettimateriaaleja. (top)

13.0.2 Miten tilaan magneetteja?

Jotta voit tilata magneetteja tehokkaasti, sinulla on oltava hyvä käsitys siitä, mitä haluat saavuttaa. Seuraavassa on muutamia asioita, jotka sinun on otettava huomioon:

• Sovelluksen yleinen luonne – Pitäminen, siirtäminen, nostaminen jne.
• Toivotun magneetin muoto – Levy, rengas, suorakulmio jne.
• Toivotun magneetin koko – Halkaisija, pituus, leveys, korkeus jne.
• Toleranssit – mitä vaihtelua mitoissa sallitaan.
• Olosuhteet, joissa magneettia käytetään – Korotettu lämpötila, kosteus, ulkona, sisällä jne.
• Tarvittavan magneetin lujuus – Pitävyyskiloissa, Gaussissa jne.
• Magneetin tulisi maksaa enintään? – Tämä poistaa tietyt materiaalit harkinnasta.
• Tarvitsemasi määrät

Kysymyksiä magneeteista?

Ota yhteyttä jo tänään tai lähetä meille tarjouspyyntö ja kerro meille, miten voimme auttaa. (top)