Стержневые магниты, «бегуны на длинные дистанции» в мире магнитов, стали незаменимыми компонентами в различных отраслях промышленности и применениях, от динамиков, датчиков, двигателей до оборудования магнитной терапии, с их четким направлением магнитного поля, хорошим осевым расстоянием действия, превосходной стабильностью и экономичностью. Хотя они могут быть превзойдены более современными мощными магнитами с точки зрения абсолютной магнитной силы, стержневые магниты по-прежнему являются незаменимым и практичным выбором в областях, где требуются направленность, большая дальность действия, высокая температурная стабильность и низкая стоимость.

Что такое стержневой магнит?

Стержневой магнит, как следует из названия, представляет собой длинный (цилиндрический или кубовидный) постоянный магнит. Это одна из самых основных и интуитивно понятных форм в семействе постоянных магнитов. Его основные физические свойства:

* Четкое распределение полюсов: два конца стержня образуют устойчивые Северный полюс (N) и Южный полюс (S), которые являются областями с самой сильной магнитной силой.

* Направленность магнитного поля: Магнитное поле в основном простирается вдоль длинной оси стержня, образуя четкую замкнутую линию магнитного потока между двумя полюсами. Магнитное поле в средней области стержня относительно слабое.

* Состав материала: Наиболее распространенным материалом является феррит (керамический магнит) из-за его низкой стоимости, хорошей коррозионной стойкости и стабильности. Неодим-железо-бор (NdFeB) или алюминий-никель-кобальт (AlNiCo) используются в высокопроизводительных приложениях, которые могут обеспечить более сильную магнитную силу.

Основная производительность и неповторимый шарм

1. Направленное магнитное поле, четкое и контролируемое: его длинная полосовая структура естественным образом направляет направление магнитного поля, а два полюса четкие, что делает его очень полезным в приложениях, где требуется магнитная сила в определенном направлении (например, датчики, магнитное перемешивание).

2. Баланс между силой и размером: хотя магнитная сила на единицу объема может быть не такой хорошей, как у некоторых компактных магнитов (например, квадратных магнитов), за счет увеличения длины можно достичь значительного магнитного диапазона в определенном направлении.

3. Прочность и долговечность: особенно спеченные ферритовые стержни, которые обладают превосходной коррозионной стойкостью, температурной стабильностью (рабочая температура может достигать 250 °C и даже выше) и физической твердостью, не поддаются размагничиванию и имеют длительный срок службы.

4. Экономичность и практичность: ферритовые стержневые магниты являются одними из самых экономичных постоянных магнитов и подходят для крупномасштабных применений.

Как это сделать?

Существует два основных процесса изготовления стержневых магнитов:

1. Процесс спекания (основной):

* Смешивание сырья: смешайте феррит (SrFe12O19 или BaFe12O19) или редкоземельный магнитный порошок (например, NdFeB) со связующим веществом и т. д.

* Прессование: Смесь прессуется в стержнеобразную форму под сильным магнитным полем. Ориентация магнитного поля является ключевым шагом, который заставляет легкую ось намагничивания частиц магнитного порошка выравниваться по длине стержня, придавая магнитному стержню анизотропию (то есть магнитные свойства оптимальны по длине).

* Высокотемпературное спекание: спрессованный сырой лист спекается и затвердевает в высокотемпературной печи (около 1200–1300 °C для феррита и около 1000–1100 °C для NdFeB) для формирования плотной микрокристаллической структуры.

* Намагничивание: Охлажденный «зеленый лист» помещается в сверхсильное импульсное магнитное поле для намагничивания с целью активации его магнетизма.

* Обработка поверхности и испытания: для повышения коррозионной стойкости может быть нанесено покрытие (например, эпоксидное, цинковое, никелевое), после чего проводятся строгие испытания размеров, внешнего вида и магнитных характеристик.

2. Процесс склеивания:

* Смешивание магнитного порошка (например, феррита, NdFeB или SmCo) с пластиком (например, нейлоном, резиной) или смолой.

* Изготавливается в форме стержня методом литья под давлением или компрессионного формования.

* Преимуществами являются возможность изготовления сложных форм, высокая точность размеров и хорошая прочность; недостатками являются то, что магнитные свойства обычно ниже, чем у спеченных магнитов из того же материала, а также плохая термостойкость.

Вездесущий:

Стержневые магниты активны во многих областях благодаря своей уникальной форме и стабильным характеристикам:

* Обучение и демонстрация: классическое учебное пособие для уроков физики, демонстрирующее магнитные полюса, линии магнитного поля и магнитные взаимодействия.

* Промышленное зондирование и обнаружение:

* Магнитные датчики: используются для определения положения, скорости и скорости вращения (например, датчики скорости вращения колес автомобильной системы ABS).

* Дверные магнитные выключатели: основной компонент для определения открытого и закрытого состояния дверей и окон в системах безопасности.

* Магнитные сепараторы: адсорбируют и удаляют ферромагнитные примеси при переработке отходов, добыче полезных ископаемых и переработке пищевых продуктов.

* Электроника и электрика:

* Динамики/приемники: основные компоненты для создания постоянного магнитного поля внутри традиционных динамических динамиков.

* Двигатели постоянного тока: стержневые магниты используются в некоторых небольших двигателях постоянного тока (например, в игрушечных двигателях) для создания магнитного поля статора.

* Магнитные мешалки: сердцевиной мешалки (часто покрытой тефлоном) является магнитный стержень, который приводится в движение вращающимся магнитным полем на дне стакана.

* Предметы повседневного спроса: магнитные дверные занавески, крепления для ящиков с инструментами, магнитные крючки и т. д.

* Медицинские и научные исследования: Они также используются в некотором экспериментальном оборудовании и простом оборудовании для магнитной терапии (следует отметить научность и стандартизацию). Их можно даже найти в некоторых ранних или вспомогательных компонентах систем магнитно-резонансной томографии (МРТ).