Додавання магнітних полів постійних магнітів. Основи розрахунку систем із постійними магнітами

Сад і город
21.11.2021

Щоб зрозуміти, як збільшити силу магніту, потрібно розібратися у процесі намагнічування. Це станеться, якщо магніт розташувати у зовнішньому магнітному полі протилежною стороною до вихідної. Збільшення потужності електромагніта відбувається тоді, коли збільшується подача струму або множаться витки обмотки.


Збільшити силу магніту можна за допомогою стандартного набору необхідного обладнання: клею, набору магнітів (потрібні саме постійні), джерела струму та ізольованого дроту. Вони знадобляться для тих способів збільшення сили магніту, які представлені нижче.

Посилення за допомогою потужнішого магніту

Цей спосіб полягає у використанні потужнішого магніту для посилення вихідного. Для здійснення треба помістити один магніт у зовнішнє магнітне поле іншого, що має більшу потужність. Також із цією ж метою застосовують електромагніти. Після утримання магніту в полі іншого, станеться посилення, але специфіка полягає у непередбачуваності результатів, оскільки для кожного елемента така процедура працюватиме індивідуально.



Посилення за допомогою додавання інших магнітів

Відомо, що кожен магніт має два полюси, причому кожен притягує протилежний знак інших магнітів, а відповідний – не притягує лише відштовхує. Як збільшити потужність магніту, використовуючи клей та додаткові магніти. Тут передбачається додавання інших магнітів для збільшення підсумкової потужності. Адже чим більше магнітів, тим, відповідно, буде більша сила. Єдине, що потрібно врахувати, – це приєднання магнітів однойменними полюсами. У процесі вони відштовхуватимуться, відповідно до законів фізики. Але завдання полягає у склеюванні, незважаючи на складності у фізичному плані. Найкраще використовувати клей, який призначений для склеювання металів.

Метод посилення з використанням точки Кюрі

У науці є поняття точки Кюрі. Посилення або ослаблення магніту можна зробити, нагріваючи або охолоджуючи його щодо цієї точки. Так, нагрівання вище точки Кюрі або сильне охолодження (набагато нижче за неї) призведе до розмагнічування.

Слід зазначити, що властивості магніту при нагріванні та охолодженні щодо точки Кюрі мають стрибкоподібну властивість, тобто, досягнувши правильної температури, можна посилити його потужність.

Метод №1

Якщо виникло питання, як зробити магніт сильнішим, якщо його сила регулюється електричним струмом, зробити це можна за допомогою збільшення струму, який подається на обмотку. Тут йде пропорційне збільшення потужності електромагніту та подачі струму. Головне, ⸺ поступове подання, щоб не допустити перегорання.

Метод №2

Для цього треба збільшити кількість витків, але довжина повинна залишатися незмінною. Тобто, можна зробити один-два додаткові ряди дроту, щоб загальна кількість витків побільшала.

У цьому розділі розглянуті способи, як збільшити силу магніту в домашніх умовах, для експериментів можна замовити на сайті МирМагнітів.

Посилення звичайного магніту

Безліч питань виникає, коли звичайні магніти перестають виконувати свої прямі функції. Це часто відбувається через те, що побутові магніти такими не є, адже по суті вони намагнічені металеві частини, які втрачають властивості з часом. Посилити потужність таких деталей або повернути їм властивості, які були спочатку неможливо.

Треба зауважити, що прикріплювати до них магніти, навіть потужніші, не має сенсу, оскільки, при їх з'єднанні зворотними полюсами, зовнішнє поле стає слабшим або взагалі нейтралізується.

Це можна перевірити за допомогою звичайної побутової фіранки-москітки, яка має закриватися посередині за допомогою магнітів. Якщо на слабкі вихідні магніти зверху прикріпити потужніші, то в результаті штора взагалі втратить властивості з'єднання за допомогою тяжіння, тому що протилежні полюси нейтралізують зовнішні поля один одного на кожній із сторін.

Експерименти з неодимовими магнітами

Неомагніт досить популярний, його склад: неодим, бор, залізо. Такий магніт має високу потужність і відрізняється стійкістю до розмагнічування.

Як посилити неодим? Неодим дуже схильний до корозії, тобто швидко іржавіє, тому неодимові магніти покривають нікелем, щоб підвищити термін служби. Також вони нагадують кераміку, їх легко розбити чи розколоти.

Але намагатися збільшувати його потужність штучним способом немає сенсу, тому що це постійний магніт, він має певний рівень сили. Тому, якщо вам необхідно мати більш потужний неодим, краще придбати його з огляду на потрібну силу нового.


Висновок: у статті розглянуто тему, як збільшити силу магніту, зокрема, як збільшити потужність неодимового магніту. Виходить, що є кілька способів збільшити властивості магніту. Тому що буває просто намагнічений метал, збільшити силу якого неможливо.

Найбільш прості способи: за допомогою клею та інших магнітиків (вони повинні бути приклеєні ідентичними полюсами), а також більш потужного, у зовнішньому полі якого повинен знаходиться вихідний магніт.

Розглянуто способи збільшення сили електромагніту, які полягають у додатковій обмотці проводами або посилення надходження струму. Єдине, що потрібно враховувати - це силу надходження струму з метою безпеки та безпеки апарату.

Звичайні та неодимові магніти не здатні піддаватися на збільшення власної потужності.

Системи перемикаються магнітних потоків засновані на перемиканні магнітного потоку щодо знімних котушок.
Суть пристроїв, що розглядаються в інтернеті, полягає в тому, що є магніт, за який ми платимо один раз, а є магнітне поле магніту, за який ніхто грошей не платить.
Питання полягає в тому, що необхідно в трансформаторах з магнітними потоками, що перемикаються, створити такі умови при яких поле магніту стає керованим і ми його направляємо. перериваємо. перенаправляємо так. щоб при цьому енергія на перемикання була мінімальною чи безвитратною

Щоб розглядати варіанти цих систем, вирішив зайнятися вивченням і приведенням своїх думок щодо свіжих уявлень.

Спочатку хотілося заглянути якими магнітними властивостями має феромагнітний матеріал і т.д. Магнітні матеріали мають коерцитивну силу.

Відповідно розглядають коерцитивну силу, отриману за циклом, або за циклом. Позначають відповідно та

Коерцитивна сила завжди більша. Цей факт пояснюється тим, що в правій напівплощині графіка гістерези значення більше, ніж , на величину:

У лівій напівплощині, навпаки, менше, ніж на величину . Відповідно, у першому випадку криві будуть розташовуватися вище за криві, а в другому — нижче. Це робить цикл гістерезису вже циклу.

Коерцитивна сила

Коерцитивна сила — (від латів. coercitio — утримування), значення напруженості магнітного поля, необхідне повного розмагнічування феро- чи феримагнитного речовини. Вимірюється в Ампер/метр (у системі СІ). За величиною коерцитивної сили розрізняють такі магнітні матеріали

Магнітом'які матеріали — матеріали з низькою коерцитивною силою, які намагнічуються до насичення і перемагнічуються відносно слабких магнітних полях напруженістю близько 8—800 а/м. Після перемагнічування зовні вони виявляють магнітних властивостей, оскільки складаються з хаотично орієнтованих намагнічених до насичення областей. Прикладом можуть бути різні сталі. Чим більше коерцитивної силою володіє магніт, тим він стійкіший до факторів, що розмагнічують. Магнітотверді матеріали - матеріали з високою коерцитивною силою, які намагнічуються до насичення і перемагнічуються в порівняно сильних магнітних полях напруженістю тисячі і десятки тисяч а/м. Після намагнічування магнітно-тверді матеріали залишаються постійними магнітами через високі значення коерцитивної сили та магнітної індукції. Прикладами є рідкісноземельні магніти NdFeB і SmCo, барієві та стронцієві магнітотверді ферити.

Зі збільшенням маси частки радіус кривизни траєкторії збільшується, а згідно з першим законом Ньютона, збільшується її інертність.

Зі збільшенням магнітної індукції радіус кривизни траєкторії зменшується, тобто. збільшується доцентрове прискорення частки. Отже, під дією однієї і тієї ж сили зміна швидкості частинки буде меншою, а радіус кривизни траєкторії більший.

Зі збільшенням заряду частки збільшується сила Лоренца (магнітна складова), отже, збільшується і доцентрове прискорення.

При зміні швидкості руху частки змінюється радіус кривизни її траєкторії, змінюється доцентрове прискорення, що випливає із законів механіки.

Якщо частка влітає в однорідне магнітне поле індукцією У під кутом, відмінним від 90°, горизонтальна складова швидкості не змінюється, а вертикальна складова під дією сили Лоренца набуває доцентрового прискорення, і частка описуватиме коло в площині, перпендикулярній вектору магнітної індукції і швидкості. Завдяки одночасному переміщенню вздовж напрямку вектора індукції частка описує гвинтову лінію, причому повертатиметься до вихідної горизонталі через рівні проміжки часу, тобто. перетинати її на рівних відстанях.

Гальмує взаємодія магнітних полів є струмами Фуко

Як тільки ланцюг у котушці індуктивності замкнутий, навколо провідника починають діяти два зустрічно спрямовані потоки. За законом Ленца, позитивні заряди електрогазу (ефіру) починають свій гвинтовий рух, приводячи в дію атоми, за яким встановлений електричний зв'язок. Звідси моно пояснити наявність магнітної дії та протидії.

Цим я пояснюю гальмування збудливого магнітного поля і протидію йому при замкнутому ланцюгу, гальмуючим ефектом в електрогенераторі (механічне гальмування або протидія ротору електрогенератора силі, що механічно прикладається, і протидія (гальмування) струму Фуко падаючому неодимовому магніту, що падає.

Трохи про магнітні двигуни

Тут так само застосований принцип перемикаються магнітних потоків.
Але простіше перейти до малюнків.

Як працювати має ця система.

Середня знімна котушка і працює на відносно широкій довжині імпульсу, який створюється проходженням магнітних потоків від магнітів зображених на схемі.
Довжина імпульсу визначається індуктивністю котушки та опором навантаження.
Як тільки час спливає і сердечник стає намагніченим, необхідно переривати, розмагнічувати чи перемагнічувати сам сердечник. щоб продовжувати роботу із навантаженням.


Існує два основних типи магнітів: постійні та електромагніти. Визначити, що таке постійний магніт, можна виходячи з головного його властивості. Постійний магніт отримав свою назву через те, що його магнетизм завжди «включений». Він генерує власне магнітне поле, на відміну від електромагніту, зробленого з дроту, оберненого навколо залізного сердечника, і струму, що вимагає протікання, для створення магнітного поля.

Історія вивчення магнітних властивостей

Століття тому люди відкрили, що деякі типи гірських порід мають оригінальні особливості: притягуються до залізних предметів. Згадка про магнетит зустрічається в стародавніх історичних літописах: більше двох тисячоліть тому в європейських і набагато раніше в східноазіатських. Спочатку він оцінювався як цікавий предмет.

Пізніше магнетит почали використовувати для навігації, виявивши, що він прагне зайняти певне становище, коли йому надано свободу обертання. Наукове дослідження, проведене П. Перегріном у 13-му столітті, показало, що сталь може придбати ці особливості після потирання магнетитом.

Намагнічені предмети мали два полюси: «північний» і «південний», щодо магнітного поля Землі. Як виявив Перегрін, ізоляція одного з полюсів не була можливою, якщо розрізати уламок магнетиту надвоє, – кожен окремий фрагмент мав у результаті власну пару полюсів.

Відповідно до сьогоднішніх уявлень магнітне поле постійних магнітів – це результуюча орієнтація електронів у єдиному напрямку. Тільки деякі різновиди матеріалів взаємодіють з магнітними полями, значно менша кількість здатна зберігати постійне МП.

Властивості постійних магнітів

Основними властивостями постійних магнітів та створюваного ними поля є:

  • існування двох полюсів;
  • протилежні полюси притягуються, а однойменні відштовхуються (як позитивні та негативні заряди);
  • магнітна сила непомітно поширюється у просторі і проходить через об'єкти (папір, дерево);
  • спостерігається посилення інтенсивності МП поблизу полюсів.

Постійні магніти підтримують МП без зовнішньої допомоги. Матеріали залежно від магнітних властивостей поділяються на основні види:

  • феромагнетики - легко намагнічуються;
  • парамагнетики - намагнічуються з великими труднощами;
  • діамагнетики – схильні відбивати зовнішнє МП шляхом намагнічування у протилежному напрямі.

Важливо!Магніто-м'які матеріали, такі як сталь, проводять магнетизм при кріпленні до магніту, але це припиняється при його видаленні. Постійні магніти виготовляються із магніто-твердих матеріалів.

Як працює постійний магніт

Його робота пов'язана з атомною структурою. Усі феромагнетики створюють природне, хоч і слабке, МП, завдяки електронам, що оточують ядра атомів. Ці групи атомів здатні орієнтуватися у єдиному напрямі і називаються магнітними доменами. Кожен домен має два полюси: північний і південний. Коли феромагнітний матеріал не намагнічений, його області орієнтовані у випадкових напрямках, які МП компенсують одне одного.

Щоб створити постійні магніти, феромагнетики нагріваються за дуже високих температур і піддаються впливу сильного зовнішнього МП. Це призводить до того, що окремі магнітні домени всередині матеріалу починають орієнтуватися у напрямку зовнішнього МП доти, поки всі домени не вирівняються, досягнувши точки магнітного насичення. Потім матеріал охолоджують і вирівняні домени блокуються в потрібному положенні. Після видалення зовнішнього МП магніто-тверді матеріали утримуватимуть більшу частину своїх доменів, створюючи постійний магніт.

Характеристики постійного магніту

  1. Магнітну силу характеризує залишкова магнітна індукція. позначається Br. Це сила, яка залишається після зникнення зовнішнього МП. Вимірюється у тестах (Тл) або гаусах (Гс);
  2. Коерцитивність чи опір розмагнічування – Нс. Вимірюється А/м. Показує, якою має бути напруженість зовнішнього МП для того, щоб розмагнітити матеріал;
  3. Максимальна енергія – BHmax. Розраховується шляхом множення залишкової магнітної сили Br та коерцитивності Нс. Вимірюється в МГСЕ (мегагаусерстед);
  4. Коефіцієнт температури залишкової магнітної сили Тс of Br. характеризує залежність Br від температурного значення;
  5. Tmax - найвище значення температури, при досягненні якого постійні магніти втрачають властивості з можливістю зворотного відновлення;
  6. Tcur – найвище значення температури, коли магнітний матеріал безповоротно втрачає характеристики. Цей показник називається температурою Кюрі.

Індивідуальні характеристики магніту змінюються залежно від температури. За різних значеннях температури різні типи магнітних матеріалів працюють по-різному.

Важливо!Усі постійні магніти втрачають відсоток магнетизму під час підйому температури, але з різною швидкістю, що залежить від їх типу.

Типи постійних магнітів

Всього існує п'ять типів постійних магнітів, кожен з яких виготовляється по-різному на основі матеріалів з властивостями:

  • альник;
  • ферити;
  • рідкісноземельні SmCo на основі кобальту та самарію;
  • неодимові;
  • полімерні.

Альнико

Це постійні магніти, що складаються в основному з комбінації алюмінію, нікелю та кобальту, але можуть також включати мідь, залізо та титан. Завдяки властивостям магнітів альнико, вони можуть працювати за найвищих температур, зберігаючи свій магнетизм, проте вони легше розмагнічуються, ніж феритові або рідкоземельні SmCo. Вони були першими постійними серійними магнітами, що заміняли намагнічені метали і дорогі електромагніти.

Застосування:

  • електродвигуни;
  • термічна обробка;
  • підшипники;
  • аерокосмічні апарати;
  • військова техніка;
  • високотемпературне вантажно-розвантажувальне обладнання;
  • мікрофони.

Феріти

Для виготовлення феритових магнітів, відомих ще як керамічні, застосовуються карбонат стронцію та оксид заліза, у співвідношенні 10/90. Обидва матеріали удосталь та економічно доступні.

Через низькі витрати виробництва, стійкості до нагрівання (до 250 ° C) і корозії феритові магніти - одні з найпопулярніших для повсякденного застосування. Вони мають більшу внутрішню коерцитивність, ніж альник, але меншу магнітну силу, ніж неодимові аналоги.

Застосування:

  • звукові колонки;
  • охоронні системи;
  • великі пластинчасті магніти видалення забруднення залізом технологічних ліній;
  • електродвигуни та генератори;
  • медичні інструменти;
  • підйомні магніти;
  • морські пошукові магніти;
  • пристрої, що ґрунтуються на роботі вихрових струмів;
  • вимикачі та реле;
  • гальма.

Рідкоземельні магніти SmCo

Магніти з кобальту та самарію працюють у широкому температурному діапазоні, мають високі температурні коефіцієнти та високу корозійну стійкість. Цей вид зберігає магнітні властивості навіть за температур нижче абсолютного нуля, що робить їх популярними для використання в кріогенних установках.

Застосування:

  • турботехніка;
  • насосні муфти;
  • вологі середовища;
  • високотемпературні пристрої;
  • мініатюрні гоночні автомобілі з електроприводом;
  • радіоелектронні пристрої для роботи у критичних умовах.

Неодимові магніти

Найсильніші магніти, що складаються з сплаву неодиму, заліза і бору. Завдяки їхній величезній силі, навіть мініатюрні магніти ефективні. Це забезпечує універсальність використання. Кожна людина постійно знаходиться поряд з одним із неодимових магнітів. Вони є, наприклад, у смартфоні. Виготовлення електродвигунів, медтехніка, радіоелектроніка спираються на надміцні неодимові магніти. Через їх надміцність, величезну магнітну силу і стійкість до розмагнічування можливе виготовлення зразків до 1 мм.

Застосування:

  • жорсткі диски;
  • звуковідтворювальні пристрої – мікрофони, акустичні датчики, навушники, гучномовці;
  • протези;
  • насоси з магнітним зв'язком;
  • дверні доводчики;
  • двигуни та генератори;
  • замки на ювелірних виробах;
  • сканери МРТ;
  • магнітотерапія;
  • датчики ABS у автомобілях;
  • підйомне обладнання;
  • магнітні сепаратори;
  • герконові перемикачі і т.д.

Гнучкі магніти містять магнітні частинки, що знаходяться всередині сполучного полімерного. Використовуються для унікальних пристроїв, де неможливе встановлення твердих аналогів.

Застосування:

  • дисплейна реклама – швидка фіксація та швидке видалення на виставках та заходах;
  • знаки транспортних засобів, навчальні шкільні панелі, логотипи компаній;
  • іграшки, головоломки та ігри;
  • маскування поверхонь для фарбування;
  • календарі та магнітні закладки;
  • віконні та дверні ущільнення.

Більшість постійних магнітів є крихкими і не повинні використовуватися як структурні елементи. Вони виготовляються у стандартних формах: кільця, стрижні, диски, та індивідуальних: трапеції, дуги та ін. Неодимові магніти через високий вміст заліза схильні до корозії, тому покриваються зверху нікелем, нержавіючою сталлю, тефлоном, титаном, каучуком.

Відео

а) Загальні відомості.Для створення постійного магнітного поля в ряді електричних апаратів використовуються постійні магніти, які виготовляються з магнітно-твердих матеріалів, що мають широку петлю гістерезису (рис.5.6).

Робота постійного магніту відбувається на ділянці від H = 0до H = - Н с.Ця частина петлі називається кривою розмагнічування.

Розглянемо основні співвідношення у постійному магніті, що має форму тороїда з одним малим зазором б(Рис.5.6). Завдяки формі тороїда і невеликому зазору потоками розсіювання в такому магніті можна знехтувати. Якщо зазор малий, магнітне поле в ньому можна вважати однорідним.


Рис.5.6. Крива розмагнічування постійного магніту

Якщо знехтувати витріщанням, то індукції в зазорі В &і всередині магніту Уоднакові.

На підставі закону повного струму при інтегруванні по замкнутому контуру 1231 Мал. отримаємо:


Рис.5.7. Постійний магніт, що має форму тороїда

Таким чином, напруженість поля в зазорі спрямована зустрічно напруженості в тілі магніту. Для електромагніту постійного струму, що має аналогічну форму магнітного ланцюга, не враховуючи насичення можна написати: .

Порівнюючи можна бачити, що у випадку із постійним магнітом н. с, що створює потік у робочому зазорі, є добуток напруженості в тілі магніту на його довжину зі зворотним знаком Hl.

Скориставшись тим, що

, (5.29)

, (5.30)

де S-Площа полюса; - Проводимість повітряного зазору.

Рівняння є рівняння прямої, що проходить через початок координат у другому квадранті під кутом а до осі Н. З урахуванням масштабу індукції т вта напруженості т нкут а визначається рівністю

Так як індукція і напруженість магнітного поля в тілі постійного магніту пов'язані кривою розмагнічування, перетин зазначеної прямої з кривою розмагнічування (точка Ана рис.5.6) і визначає стан осердя при заданому зазорі.

При замкнутому ланцюгу та

Зі зростанням бпровідність робочого зазору та tgaзменшуються, індукція у робочому зазорі падає, а напруженість поля усередині магніту збільшується.

Однією з важливих характеристик постійного магніту є енергія магнітного поля у робочому зазорі Wt.Враховуючи, що поле в зазорі однорідне,

Підставляючи значення Н ьотримаємо:

, (5.35)

де V M – обсяг тіла магніту.

Таким чином, енергія у робочому зазорі дорівнює енергії всередині магніту.

Залежність твору В(-Н)у функції індукції показано на рис.5.6. Очевидно, що для точки С, в якій В(-Н)досягає максимального значення, енергія у повітряному зазорі також досягає найбільшої величини, і з погляду використання постійного магніту ця точка є оптимальною. Можна показати, що точка С, що відповідає максимуму твору, є точка перетину з кривою розмагнічування променя О К,проведеного через точку з координатами та .

Розглянемо докладніше вплив зазору бна величину індукції У(Рис.5.6). Якщо намагнічування магніту проводилося під час зазору б, то після зняття зовнішнього поля в тілі магніту встановиться індукція, що відповідає точці А.Положення цієї точки визначається зазором б.

Зменшимо зазор до значення , тоді

. (5.36)

При зменшенні зазору індукція у тілі магніту зростає, проте процес зміни індукції йде не кривою розмагнічування, а гілкою приватної петлі гістерезису AMD.Індукція У 1 визначається точкою перетину цієї гілки з променем, проведеним під кутом до осі. - Н(крапка D).

Якщо ми знову збільшимо зазор до значення б, Індукція буде падати до значення В,причому залежність В (Н)визначатиметься гілкою DNAприватної петлі гістерези. Зазвичай приватна петля гістерезису AMDNAдосить вузька та її замінюють прямою AD,яку називають прямий повернення. Нахил до горизонтальної осі (+ Н) цієї прямої називається коефіцієнтом повернення:

. (5.37)

Характеристика розмагнічування матеріалу зазвичай не наводиться повністю, а задаються лише величини індукції насичення B s ,залишкової індукції У р,коерцитивної сили Н с. Для розрахунку магніту необхідно знати всю криву розмагнічування, яка для більшості магнітно-твердих матеріалів добре апроксимується формулою

Крива розмагнічування, що виражається (5.30), може бути легко збудована графічно, якщо відомі B s , r .

б) Визначення потоку в робочому зазорі для заданого магнітного ланцюга. У реальній системі з постійним магнітом потік у робочому зазорі відрізняється від потоку в нейтральному перерізі (середині магніту) через наявність потоків розсіювання та витріщення (рис.).

Потік у нейтральному перерізі дорівнює:

, (5.39)

де потік у нейтральному перерізі;

Потік витріщання біля полюсів;

Потік розсіювання;

Робочий потік.

Коефіцієнт розсіювання визначається рівною

Якщо прийняти, що потоки створюються однією і тією ж різницею магнітних потенціалів,

. (5.41)

Індукцію в нейтральному перерізі знайдемо, визначивши:

,

та скориставшись кривою розмагнічування рис.5.6. Індукція у робочому зазорі дорівнює:

оскільки потік у робочому зазорі в раз менше, ніж потік в нейтральному перерізі.

Найчастіше намагнічування системи відбувається у незібраному стані, коли провідність робочого зазору зменшена через відсутність деталей з феромагнітного матеріалу. І тут розрахунок ведеться з допомогою прямої повернення. Якщо потоки розсіювання значні, то розрахунок рекомендується вести дільницями, як і у разі електромагніта.

Потоки розсіювання у постійних магнітах відіграють значно більшу роль, ніж у електромагнітах. Справа в тому, що магнітна проникність магнітно-твердих матеріалів значно нижча, ніж у магнітно-м'яких, з яких виготовляються системи електромагнітів. Потоки розсіювання викликають значне падіння магнітного потенціалу вздовж постійного магніту та зменшують зв. з, отже, і потік у робочому зазорі.

Коефіцієнт розсіювання виконаних систем коливається у досить широких межах. Розрахунок коефіцієнта розсіювання та потоків розсіювання пов'язаний з великими труднощами. Тому при розробці нової конструкції величину коефіцієнта розсіювання рекомендується визначити на спеціальній моделі, де постійний магніт замінений електромагнітом. Обмотка, що намагнічує, вибирається такою, щоб отримати в робочому зазорі необхідний потік.


Рис.5.8. Магнітного ланцюга з постійним магнітом і потоками розсіювання та витріскування

в) Визначення розмірів магніту необхідної індукції в робочому зазорі.Це завдання є ще важчим, ніж визначення потоку при відомих розмірах. При виборі розмірів магнітного ланцюга зазвичай прагнуть до того, щоб індукція У 0та напруженість Н 0у нейтральному перерізі відповідали максимальному значенню твору Н 0 В 0 .При цьому обсяг магніту буде мінімальним. Надаються такі рекомендації щодо вибору матеріалів. Якщо потрібно при великих проміжках отримати велике значення індукції, то найбільш підходящим матеріалом є магніко. Якщо за великому зазорі необхідно створити невеликі індукції, можна рекомендувати альниси. При малих робочих проміжках і великому значенні індукції доцільно застосування альні.

Перетин магніту вибирається з таких міркувань. Індукція в нейтральному перерізі вибирається рівною 0 .Тоді потік у нейтральному перерізі

,

звідки перетин магніту

.
Величини індукції у робочому зазорі У рта площа полюса є заданими величинами. Найбільш важким є визначення значення коефіцієнта розсіювання.Величина його залежить від конструкції та індукції в осерді. Якщо перетин магніту вийшов великим, застосовують кілька магнітів, включених паралельно. Довжина магніту визначається за умови створення необхідної н. у робочому зазорі при напруженості в тілі магніту Н 0:

де бр – величина робочого зазору.

Після вибору основних розмірів та конструювання магніту проводиться перевірочний розрахунок за методикою, описаною раніше.

г) Стабілізація показників магніту.У процесі роботи магніту спостерігається зменшення потоку робочому зазорі системи - старіння магніту. Розрізняють структурне, механічне та магнітне старіння.

Структурне старіння настає внаслідок того, що після загартування матеріалу в ньому виникають внутрішні напруження, матеріал набуває неоднорідної структури. У процесі роботи матеріал стає більш однорідним, внутрішні напруження зникають. При цьому залишкова індукція В тта коерцитивна сила Н ззменшуються. Для боротьби зі структурним старінням матеріал піддається термообробці як відпустки. При цьому внутрішні напруження в матеріалі зникають. Його характеристики стають стабільнішими. Алюмінієво-нікелеві сплави (альни та ін.) не вимагають структурної стабілізації.

Механічне старіння настає при ударах та вібраціях магніту. Для того, щоб зробити магніт нечутливим до механічних впливів, його піддають штучному старінню. Зразки магніту перед установкою в апарат зазнають таких ударів та вібрації, які мають місце в експлуатації.

Магнітне старіння – зміна властивостей матеріалу під дією зовнішніх магнітних полів. Позитивне зовнішнє поле збільшує індукцію по прямий поворот, а негативне знижує її по кривій розмагнічування. Для того щоб зробити магніт більш стабільним, його піддають дії поля, що розмагнічує, після чого магніт працює на прямий повернення. Через меншу крутість прямого повернення вплив зовнішніх полів зменшується. При розрахунку магнітних систем із постійними магнітами необхідно враховувати, що у процесі стабілізації магнітний потік зменшується на 10-15%.