Jak se z kovového polotovaru stane permanentní magnet? Rozhodující je magnetizace – krátké působení velmi silného magnetického pole, které uspořádá magnetické oblasti uvnitř materiálu. Permanentní magnet tak získá své magnetické póly i požadovaný směr a intenzitu magnetického pole. Podívejte se, jak magnetování permanentních magnetů probíhá, která zařízení se k ní používají a proč záleží i na správném směru působení pole.
Magnet, který ještě není magnetem
Magnetický polotovar po sintrování či slití má už přesné složení, požadovaný tvar i rozměry, ale stále nemá vlastnosti hotového magnetu. Magnetizace mu teprve dodá silné a trvalé magnetické pole.
Uvnitř magnetického materiálu je velké množství drobných oblastí, takzvaných magnetických domén. Každá z nich má vlastní magnetický moment.
V nezmagnetovaném materiálu však jednotlivé domény nemíří stejným směrem, takže se jejich účinky z velké části vzájemně ruší.
Při magnetizaci vystaví výrobce polotovar velmi silnému vnějšímu magnetickému poli. To působí na magnetické domény a přiměje je orientovat se převážně stejným směrem.
Po odstranění vnějšího pole zůstane toto uspořádání v materiálu zachované. Díky tomu se z polotovaru stane permanentní magnet.
Nejde jen o „aktivaci“ magnetu. Výrobce musí zvolit správnou intenzitu magnetického pole a také jeho směr. Podle uspořádání magnetizačního zařízení pak vzniknou póly na konkrétních místech magnetu.
Jak probíhá magnetizace permanentního magnetu
K magnetizaci je zapotřebí velmi silné magnetické pole. Ve výrobě vloží připravený magnetický polotovar do magnetizéru, který vytvoří krátký, intenzivní magnetický impuls.
Zařízení musí dodat dostatečně silné pole, aby se magnetické domény v materiálu přeuspořádaly a magnet dosáhl požadovaných vlastností.
Průmyslový magnetizér obvykle využívá kondenzátory, do kterých nejprve uloží elektrickou energii. Po jejich nabití ji v krátkém okamžiku uvolní do magnetizační cívky. Cívkou projde velmi silný proud a vytvoří intenzivní magnetické pole. Celý proces trvá velmi krátce, přesto stačí k vytvoření trvalé magnetizace.
Z čeho se magnetizér skládá?
Základ tvoří několik částí, zjednodušeně:
- zdroj a nabíjecí obvod připraví elektrickou energii,
- kondenzátorová banka ji uloží,
- spínací prvek zajistí její rychlé uvolnění,
- magnetizační cívka nebo přípravek převede elektrickou energii na silné magnetické pole,
- řídicí a měřicí elektronika kontroluje průběh magnetizačního impulsu.
Velký proud protékající cívkou vytvoří magnetické pole mnohem silnější, než jakého by se dalo docílit běžným elektromagnetem určeným pro dlouhodobý provoz.
Krátké trvání impulsu omezuje zahřívání cívky, takže může krátkodobě pracovat s velkým proudem.
Magnetizér neurčuje jen sílu magnetizace. Stejně důležité je, jak výrobce uspořádá magnetizační cívku a další části přípravku. Jejich konstrukce stanovuje směr magnetického pole a tím i výsledné uspořádání magnetických pólů na hotovém magnetu.
Směr magnetizace určuje polohu pólů
Výrobce musí předem určit, kde budou póly magnetu a jakým směrem bude magnetické pole orientované. K tomu slouží magnetizační přípravek, který vede magnetické pole přesně požadovaným směrem.
U jednoduchého válcového magnetu může magnetizace probíhat například axiálně. Severní a jižní pól pak leží na jeho protilehlých kruhových plochách.
Jinou možností je diametrální magnetizace. V takovém případě leží severní a jižní pól na protilehlých zaoblených stranách válcového magnetu, nikoli na jeho čelních plochách.
U prstencových magnetů výrobci používají také radiální magnetizaci, při které magnetické pole směřuje od středu prstence k jeho obvodu, anebo opačně. Speciální magnetizační přípravky navíc umožňují vytvořit na jednom magnetu i složitější způsob magnetizace.
Proč záleží na směru magnetizace?
Stejný tvar magnetu může mít různé magnetické vlastnosti, podle toho, jak jej výrobce zmagnetizuje. Například magnetický váleček mívá póly na čelních plochách nebo na bočních stranách. Zvenku přitom oba magnety vypadají stejně.
Pro některé případy využití magnetů jednoduché uspořádání se dvěma póly nestačí. Magnet může mít více střídajících se pólů, například kolem svého obvodu.
Multipólová či multipolární magnetizace má využití tam, kde potřebujete přesně definovaný průběh magnetického pole, například u některých magnetických rotorů a snímačů.
Každý magnetický materiál má své limity
Magnetizace nefunguje u všech magnetů stejně. Jednotlivé magnetické materiály mají rozdílné vlastnosti a rozdílnou schopnost uchovat magnetickou energii.
U neodymových magnetů tuto vlastnost vyjadřuje maximální energetický součin, označovaný jako (BH)max.
U neodymových magnetů je uvedené označení například N38, N42 nebo třeba N52. Číslo udává přibližnou hodnotu maximálního energetického součinu v jednotkách MGOe. Kupříkladu N52 patří mezi energeticky nejsilnější běžně dostupné neodymové materiály.
Vyšší označení ale neznamená, že bude mít magnet za všech okolností silnější magnetické pole. Výsledné vlastnosti ovlivňuje také například tvar a rozměr magnetu, směr magnetizace a konkrétní pracovní podmínky.
Rozdíly musí výrobce zohlednit už při návrhu magnetizace. Každý materiál má své magnetické limity a k dosažení požadovaného stavu potřebuje odpovídající intenzitu vnějšího magnetického pole.
Magnetizuje se jeden či více magnetů najednou?
U sériové výroby výrobce obvykle neřeší každý kus samostatně. Do magnetizačního přípravku vkládá více stejných polotovarů najednou, pokud konstrukce zařízení a požadovaný způsob magnetizace dovolují jejich současné zmagnetování.
Počet kusů závisí na jejich velikosti, tvaru, požadovaném magnetizačním poli a konstrukci přípravku. U některých výrobků probíhá magnetizace po dávkách, u jiných může zařízení zpracovávat kus po kuse.
Následuje kontrola hotových magnetů
Po magnetizaci už ve výrobě kontrolují magnetické vlastnosti hotových magnetů. Podle typu magnetu kontrola zahrnuje například:
- magnetický pól a jeho orientaci,
- intenzitu magnetického pole,
- magnetický tok,
- u speciálních magnetů také správnost celého magnetizačního vzoru.
Kontrola může probíhat automaticky přímo ve výrobní lince. U sériové výroby tak lze jednotlivé kusy změřit a vyřadit ty, které nesplňují požadované parametry.
Zbývá od sebe jednotlivé magnety oddělit
Pokud pracujete s neodymovými magnety, asi víte, jak těžké bývá je od sebe oddělit. Po magnetizaci už se jednotlivé kusy navzájem silně přitahují. U malých neodymových magnetů by ruční oddělování většího množství kusů nebylo příliš praktické.
Tip: Jak od sebe bezpečně oddělit silné neodymové magnety?
Výrobci používají různé mechanické přípravky, zásobníky a oddělovací systémy. Magnety se mohou například dávkovat po jednom do trubičky nebo zásobníku, případně se mezi jednotlivé vrstvy rovnou vkládá nemagnetický materiál.
Bezpečně uložené magnety míří k zákazníkům
Zmagnetované magnety výrobci obvykle skladují tak, aby se nemohly volně spojovat, protože by mohlo dojít k prasknutí nebo odlomení magnetů. Nesmí se ani poškodit povrch magnetů nebo dojít k ohrožení okolních zařízení a pracovníků.
Podívejte se na 5 tipů, jak skladovat magnety: odděleně, opatrně, v suchu.
Menší magnety na linkách často balí do krabiček, sáčků nebo jiných obalů s oddělovacími vložkami. Pro větší a velmi silné magnety bývá potřeba použít robustnější obal a konstrukci, která omezuje jejich vzájemné přitahování.
Důležité je také zabránit kontaktu magnetů s citlivou elektronikou, magnetickými nosiči dat nebo jinými zařízeními, která může silné magnetické pole ovlivnit.
Z polotovaru je hotový magnet
Magnetizace patří mezi poslední důležité kroky výroby permanentních magnetů. Během ní získá připravený polotovar trvalé magnetické pole, póly a požadovaný směr magnetování. Výrobce pak hotové magnety zkontroluje, roztřídí a připraví k balení.
Prozkoumejte další zajímavosti a tipy pro využití magnetů ve výrobě a průmyslu.
