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磁铁的吸力与磁吸器件
来源: | 作者:尚晖磁电 | 发布时间: 326天前 | 747 次浏览 | 分享到:



     磁铁的应用,很多是利用其同极相斥异极相吸或磁铁对铁磁性物质吸附的原理,如各类磁吸器件、磁性连接结构、磁选设备、磁传动设备等。

对于磁吸类的应用,大家都非常关注磁铁的吸力。磁铁的吸力是可以计算的(拉力计算器),有如下公式可以参考,但是需要注意的是,公式默认的条件是非常理想的,即磁场分布非常均匀,被吸物磁导率非常高(弱磁性的材料如300系列不锈钢及其他一些铁合金不能适用),厚度和吸附面积足够(再增加厚度和面积吸力不会再有提升,即不考虑有漏磁),即使是这样,计算值仍然只能作为参考,不能作为精确计算。


F(N)=2*S(m²)*B(T)²/μ0 
      其中S代表吸附面积,B代表气隙磁通密度,μ0是真空磁导率(是一个常数,μ0=4π*10-7 )。


如何提高磁铁的吸力呢?

从公式中我们就能看出,磁铁的吸力与吸附面积和气隙磁通密度成正比,可见增大吸附面积、提高气隙磁通密度是提高磁体吸力的两大途径。


1.增大吸附面积
     被吸物应至少能覆盖磁铁吸附面,有条件的情况下可增大被吸物的厚度。

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     一块磁铁与铁板相吸时:

  • 铁板与磁铁的吸附面积越大,磁铁与铁板间的吸力就越大,当吸附的面积等于磁铁的面积时,吸力变大的趋势会逐渐减缓,当铁板足够大时,再加大铁板的面积可能对吸力不会再有提高;
  • 铁板面积相同时,当铁板厚度较薄,增加铁板的厚度可提升吸力,当铁板较厚时,增加铁板的厚度对吸力的增加会逐渐趋于平缓,直至不再有提高。


2. 提高气隙磁通密度
当吸附面积S不变时,想办法提高气隙磁通密度降低漏磁会是比较有效的提高吸力的方法,通过多极充磁的方式能够有效地降低漏磁。

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    从磁场仿真图中我们可以看出,磁铁改为双极充磁后,漏磁明显降低,磁力线有很大一部分在吸附的铁片内部形成磁路闭环。


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     如果极数进一步的增加,并且磁铁底部加一块导磁片,漏磁会进一步减少,吸力也会进一步的提升。










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目前磁吸件的设计趋势就是尽可能提高磁场的利用率,通过多极磁路或海尔贝克磁路的设计,或者借助一些磁导率高的材料的引导,让磁场尽可能多的穿过被吸物体形成磁路闭环。典型的应用有
橡胶磁片,设计的就是多级充磁,有的是双面多极,有的是单面多极,橡胶磁的磁体性能是很低的,但是经过多极的磁路设计,磁场在表面分布密集,在吸附时漏磁很小,从而产生较好的吸附效果;
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门吸类的磁器件,通过导磁片的引导,在吸附时让磁路几乎都是从被吸附物上形成回路,这样磁场的利用率很高,直观的体验是小小的一个磁吸件,直接接触时的吸力巨大。

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对于磁吸件的设计离不开吸附间距的考虑,以上提及的都是按照直接接触的吸附,如果间距在变化,往往吸力变化也是很大的,如下图是几种典型的单磁铁磁吸器件,多极的磁组件也是类似的规律,极数越多,0间距时吸力越大,但是随间距的增加衰减越明显
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