Hiện nay, nhiều ứng dụng của nam châm dựa trên nguyên tắc các cực cùng tên đẩy nhau và các cực đối diện thu hút và hấp thụ các chất sắt từ, chẳng hạn như các thiết bị từ tính khác nhau, cấu trúc kết nối từ tính, thiết bị tách từ, thiết bị truyền từ, v.v.
Đối với các ứng dụng từ tính, mọi người rất chú trọng đến lực hút của nam châm. Có thể tính được lực hút của nam châm. Công thức sau đây có thể được sử dụng để tham khảo. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng điều kiện mặc định của công thức là lý tưởng, tức là từ trường phân bố rất đồng đều và độ thấm từ của vật bị hút rất cao (các vật liệu có từ tính yếu như thép không gỉ 300 series và một số loại khác). hợp kim màu không được áp dụng), độ dày và diện tích hấp phụ là đủ (tăng độ dày và diện tích lực hút sẽ không tăng, nghĩa là bất kể rò rỉ từ tính), ngay cả khi giá trị tính toán chỉ có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo và không thể được sử dụng như một phép tính chính xác.
F(N)=2*S(m²)*B(T)²/μ0
Trong số đó, S đại diện cho vùng hấp phụ, B đại diện cho mật độ từ thông khe hở không khí và μ0 là độ thấm từ của không khí dương (nó là hằng số, μ0=4π*10-7 ).
Làm thế nào để cải thiện sức hút của nam châm?
Từ công thức, chúng ta có thể thấy rằng lực hút của nam châm tỷ lệ thuận với diện tích hấp phụ và mật độ từ thông khe hở không khí. Có thể thấy rằng việc tăng diện tích hấp phụ và tăng mật độ từ thông khe hở không khí là hai cách chính để cải thiện lực hút của nam châm.
1. Tăng diện tích hấp phụ
Vật bị hút ít nhất phải che phủ bề mặt hấp phụ của nam châm và độ dày của vật bị hút có thể tăng lên nếu điều kiện cho phép.
Khi nam châm hút tấm sắt:
Diện tích của tấm sắt càng lớn thì lực hút giữa nam châm và tấm sắt càng lớn; khi diện tích hấp phụ bằng diện tích nam châm thì xu hướng lực hút tăng lên sẽ chậm lại dần. Khi tấm sắt đủ lớn thì có thể tăng diện tích tấm sắt lên. Lực hút sẽ không được cải thiện;
Khi diện tích của tấm sắt bằng nhau, khi độ dày của tấm sắt mỏng, việc tăng độ dày của tấm sắt có thể làm tăng lực hút. Khi tấm sắt dày hơn, lực hút tăng lên do độ dày của tấm sắt tăng dần sẽ chững lại cho đến khi không còn cải thiện.
2. Tăng mật độ từ thông khe hở không khí
Khi diện tích hấp phụ S không thay đổi, phương pháp hiệu quả hơn là tăng lực hút bằng cách tăng mật độ từ thông khe hở không khí và giảm rò rỉ từ tính. Từ hóa đa cực có thể làm giảm rò rỉ từ tính một cách hiệu quả.
Từ sơ đồ mô phỏng từ trường, chúng ta có thể thấy rằng sau khi nam châm được chuyển sang từ hóa lưỡng cực, độ rò rỉ từ thông giảm đáng kể và một phần lớn các đường sức từ tạo thành một vòng mạch từ khép kín bên trong miếng sắt bị hấp phụ.
Nếu số cực được tăng thêm và một tấm dẫn từ được thêm vào đáy nam châm thì độ rò rỉ từ thông sẽ giảm hơn nữa và lực hút sẽ được cải thiện hơn nữa.
Xu hướng thiết kế hiện nay của các bộ phận từ tính là tận dụng tối đa từ trường. Thông qua việc thiết kế mạch từ nhiều cực hoặc mạch từ Halbach, hoặc với sự dẫn hướng của một số vật liệu có tính thấm từ cao, từ trường có thể đi qua càng nhiều vật thể càng tốt. Các vật thể hút tạo thành một vòng khép kín của mạch từ. Các ứng dụng điển hình bao gồm:
Nam châm cao su được thiết kế để từ hóa đa cấp, một số là đa cực hai mặt và một số là đa cực một mặt. Hiệu suất nam châm của nam châm cao su rất thấp, nhưng sau khi thiết kế mạch từ đa cực, từ trường được phân bố dày đặc trên bề mặt. Sự rò rỉ từ tính rất nhỏ trong quá trình hấp phụ, dẫn đến hiệu quả hấp phụ tốt hơn;
Các thiết bị từ tính như thiết bị hút cửa được dẫn hướng bằng các tấm thấm từ. Khi hấp phụ, mạch từ gần như được hình thành từ vật cần hấp phụ. Bằng cách này, tốc độ sử dụng từ trường rất cao. Trải nghiệm trực quan giống như một thiết bị hút từ tính nhỏ. (Một số vẫn sử dụng ferrite) và lực hút rất lớn khi tiếp xúc trực tiếp.
Thiết kế các bộ phận từ tính không thể tách rời khỏi việc xem xét khoảng cách hấp phụ. Sự hấp phụ nêu trên dựa trên sự tiếp xúc trực tiếp. Nếu khoảng cách thay đổi thì lực hút thường thay đổi rất nhiều. Hình dưới đây cho thấy một số điểm thu hút từ tính đơn nam châm điển hình. Các thiết bị và linh kiện từ tính đa cực cũng có quy luật tương tự. Càng có nhiều cực thì lực hút ở khoảng cách 0 càng lớn, nhưng sự suy giảm trở nên rõ ràng hơn khi khoảng cách tăng lên.
