Jak zmierzyć magnes neodymowy?

Pomiar teslomierzem

Magnesy można mierzyć na kilka sposobów. Najprościej jest zmierzyć indukcję magnetyczną na powierzchni lub w konkretnej odległości od magnesu. Wystarczy użyć teslomierza (inaczej teslametru, gassomierza, gaussometru). Otrzymamy wynik w Teslach [T] lub w Gaussach [Gs] w zależności od układu jednostek. Trzeba pamiętać, że w każdym punkcie na powierzchni magnesu wynik pomiaru będzie inny. Wynika to z faktu, że linie sił pola magnetycznego się zakrzywiają. Dlatego zwyczajowo mierzy się wartość na samym środku geometrycznej powierzchni bieguna magnetycznego. (Zajmujemy się sprzedażą i kalibracją teslametrów.)

Rys. 1 Teslametr z sondą halotronową
Źródło Zdj. własne Enes

Udźwig magnesu neodymowego

Można także zmierzyć udźwig magnesu, a w praktyce siłę jego oderwania od blachy o określonej grubości. Używamy do tego pomiaru dynamometru. Uchwyt magnetyczny posiadający gwint łatwo jest przykręcić. Magnes trzeba po prostu bardzo dobrze przykleić przed pomiarem.

Rys. 2 Przyrząd do pomiaru udźwigu (siły oderwania) z podłączonym dynamometrem.
Źródło Zdj. własne Enes

Moment magnetyczny magnesu

Osobną kwestią jest moment magnetyczny. Kiedyś w dokumentacjach technicznych magnesu podawano wartość momentu magnetycznego. Z czasem w naszym kraju zrezygnowano z takiego rygoru. Moment magnetyczny magnesu jest to strumień magnetyczny zmierzony w cewce Helmholtza podłączonej do fluksometru, pomnożony przez stałą tej cewki. Jest to wartość, według której można z powodzeniem porównywać różne magnesy względem siebie.

Rys. 3 Cewka Helmholt’za.

Źródło Zdj. własne Enes

II ćwiartka pętli histerezy magnetycznej

Za pomocą histerezografu mierzymy wartość indukcji remanencji B_r, koercji H_cB, koercji H_cJ, oraz gęstość energii magnetycznej (BH)_max. Indukcja remanencji jest to wartość pozostała po usunięciu zewnętrznego pola magnesującego. Koercja H_cB wskazuje na wartość pola, jakiego należy użyć, żeby namagnesowanie materiału magnetycznego znajdującego się w przeciwnym polu magnetycznym sprowadzić do zera. Ale uwaga, po odjęciu tego pola namagnesowanie powróci do pierwotnej wartości. Koercja H_cJ mówi natomiast o polu potrzebnym do tego, żeby magnes rozmagnesować do zera, ale tym razem bez możliwości powrotu namagnesowania po odjęciu przeciwnego pola. Proces ten jest odwracalny. Magnes można z powrotem namagnesować.

Gęstość energii magnetycznej (BH)_max jest iloczynem indukcji magnetycznej i natężenia odmagnesowującego pola, wielkość ta wynika z kształtu wykresu II ćwiartki pętli histerezy magnetycznej, a od tego kształtu zależy wartość punktu pracy magnesu (Jd).

Rys. 4 II ćwiartka pętli histerezy magnetycznej (krzywa odmagnesowania)
Źródło mat. własne Enes

Z czasem przyjęło się, że wartość energii magnetycznej jest używana w nazwach materiałów magnetycznych np. magnesów ferrytowych lub neodymowych. F30, czyli nazwa materiału magnetycznego anizotropowych magnesów ferrytowych pochodzi od wartości energii magnetycznej 30 kJ/m3 (kilo-dżuli na metr sześcienny). Popularny neodymowy materiał magnetyczny N38 charakteryzuje się posiadaniem energii magnetycznej 38 MGsOe (mega-gausów-ersztedów). W pierwszym przykładzie wykorzystano jednostki z układu SI a w drugim przykładzie jednostki z układu CGS.

Pomiar w histerezografie polega na rozmagnesowaniu magnesu za pomocą przeciwnego pola. W praktyce, przed pomiarem, należy namagnesować konkretny magnes neodymowy w magneśnicy do tzw. nasycenia, oczywiście, jeżeli nie ma pewności, że dostawca namagnesował go właściwym polem. Ferrytowego nie trzeba magnesować w specjalnej magneśnicy, ponieważ pole występujące w jarzmie histerezografu jest wystarczające do namagnesowania go do nasycenia tuż przed pomiarem. Łatwiej jest rozmagnesować magnes stały przeciwnym polem niż go później namagnesować. Do namagnesowania jest potrzebne dużo większe pole magnetyczne.

Rys 5. Cewka do magnesowania magnesów neodymowych z podłączonym chłodzeniem wodnym.
Źródło Zdj. własne Enes

Później, w celu pomiaru, umieszczamy magnes w jarzmie, gdzie tym razem będzie wolno wzrastało przeciwne pole aż do momentu, kiedy zostanie on rozmagnesowany. W wyniku tego działania otrzymamy II ćwiartkę pętli histerezy magnetycznej i wszystkie wymienione wyżej parametry i wartości.

Producent magnesów, fabryka magnesów kontroluje jakość produkowanych wyrobów głównie za pomocą pomiarów wykonywanych na histerezografie. My, firma Enes, jako firma handlowa w zakresie magnesów trwałych, wykorzystujemy to urządzenie do stawiania precyzyjnych wymagań producentom oraz do bieżącej kontroli jakości. Dzięki temu nie musimy komunikować naszemu dostawcy, że magnes, którego potrzebuje nasz klient, jest przykładowo; silny, mocny, mega mocny, najsilniejszy czy też najmocniejszy, (choć bardzo lubimy takie określenia naszych magnesów) tylko mierzymy próbkę otrzymaną od klienta i producentowi podajemy takie dane jak: indukcja remanencji B_r, koercja H_cB, koercja H_cJ, gęstość energii magnetycznej (BH)_max.

Rys. 6 Histerezograf składający się z jarzma, zasilacza z fluksometrami i komputera.
Źródło Zdj. własne Enes

Pomiar wymiarów magnesu

Wymiary magnesu neodymowego oraz innych magnesów, można zwyczajnie pomierzyć za pomocą suwmiarki. Najczęściej spotykane suwmiarki są wykonane ze stali magnetycznej i w związku z tym pomiar jest trudny do wykonania, ponieważ magnes przyciąga się do przyrządu. Trzeba też powiedzieć, że takie narzędzia są dosyć dokładne. Prościej jest użyć rzadziej spotykanej suwmiarki plastikowej, wtedy nie mamy problemu z przyciąganiem do suwmiarki, za to wynik pomiaru pozostawia wiele do życzenia, ponieważ takie narzędzia są bardzo niedokładne. No i na koniec trzeba wspomnieć o suwmiarkach wykonanych z niemagnetycznej stali kwasoodpornej. To idealne narzędzia do pomiaru.

Rys. 7 Suwmiarka ze stali niemagnetycznej.
Źródło Zdj. własne Enes

Kierunek magnesowania i biegunowość magnesu

Za pomocą specjalnej kliszy można sprawdzić, ile magnes ma biegunów magnetycznych oraz gdzie znajdują się granice pomiędzy tymi biegunami. Taka klisza jest dostępna w ofercie w dziale Przyrządy pomiarowe.

Rys. 8 Klisza obrazująca układ biegunów magnetycznych w magnesie namagnesowanym wielobiegunowo.
Źródło Zdj. własne Enes

Za pomocą kompasu możemy określić, z której strony magnesu jest biegun N, a z której biegun S. Należy pamiętać, że geograficzny biegun północny jest w rzeczywistości fizycznym biegunem S. Nie należy zbliżać za bardzo kompasu do magnesu, ponieważ można przemagnesować niechcący igłę kompasu i zepsuć go, będzie wskazywał odwrotnie.

Można także skorzystać z wykrywacza biegunów magnetycznych dostępnego w naszej ofercie.

Rys. 9 Wykrywacz biegunów magnetycznych z diodami.
Źródło Zdj. własne Enes

Oprócz wymienionych w artykule istnieje wiele innych parametrów, za pomocą których można opisać magnes. Wymienione w artykule są zupełnie podstawowe, ale w zupełności wystarczające dla zwykłego użytkownika magnesów.

Autor: Enes