Kształt magnesu ograniczony jest wyobraźnią konstruktora i możliwościami technologicznymi. Magnesy mają kształt prostopadłościanu, sześcianu, walca, pierścienia i innych figur geometrycznych. Czasami wykonuje się w magnesach dodatkowe otwory ułatwiające mocowanie. Do oddzielnej kategorii zaliczyłbym tzw. magnesy segmentowe. Są one wykorzystywane powszechnie w silnikach. Mówi się, czasami, że są to magnesy „łukowe” albo, że są wycinkiem pierścienia ponieważ wyglądają tak jakby ktoś położył pierścień i rozciął go na kilka części. W samym magnesie nie da się wykonać gwintu. Gwint wykonuje się zazwyczaj w obudowie magnesu.
Kształt magnesu ma wpływ na jego użytkowe własności. Proporcje kształtu są bardzo istotne ze względu na tzw. odmagnesowanie. Jeżeli wyobrazimy sobie magnes wykonany w kształcie walca o długości L i średnicy d i namagnesowany wzdłuż jego osi to bieguny magnetyczne indukowane na powierzchniach czołowych magnesu wytworzą pole odmagnesowujące, którego wartość wyrazi się wzorem:
Hd= - Nd× J
gdzie: Nd - współczynnik odmagnesowania;
dla stosunku L/d = 1: Nd ~0,5;
dla stosunku L/d = 10: Nd ~0,02.
Uważa się, że gdy stosunek L/d > 10 to mamy w praktyce do czynienia z nieskończenie długim prętem. Wynika z tego, że indukcja magnetyczna mierzona na powierzchni bieguna magnetycznego będzie tym wyższa im wyższy będzie magnes w stosunku do jego pozostałych wymiarów, oczywiście jest pewna granica. Nie ma sensu wykonanie magnesu o średnicy 10 mm i długości 1 metra. Indukcja magnetyczna mierzona na powierzchni takiego magnesu będzie zbliżona do indukcji dla magnesu o wysokości kilkanaście czy kilkadziesiąt milimetrów. Wyjątkiem są tutaj magnesy alnico, ale o tym innym razem.
Wartość
indukcji magnetycznej mierzonej na powierzchni magnesu zależy od proporcji kształtu magnesu. Obliczona wartość tej indukcji będzie taka sama dla magnesu o średnicy 7 mm i wysokości 3 mm jak i dla magnesu o średnicy 70 mm i wysokości 30 mm. Mam na myśli dwa magnesy wykonane z tego samego materiału magnetycznego. Świadomie piszę obliczona wartość ponieważ podczas pomiaru występuje pewien błąd. Sonda hallotronowa nie dotyka bezpośrednio powierzchni magnesu tylko jest obudowana. To powoduje,
że podając wynik pomiaru należy określić odległość w jakiej znajdował się hallotron od magnesu, zazwyczaj będzie to około 0,5 do 1 mm.
Wyjaśnijmy w tym miejscu co to jest hallotron lub inaczej sonda Halla. Urządzenie to wykorzystuje zjawisko fizyczne polegające na tym, że jeżeli na nośniki ładunków elektrycznych płynące w przewodniku pod wpływem pola elektrycznego podziała się dodatkowo prostopadłym do kierunku tego przepływu polem magnetycznym to zadziała na nie siła Lorentza. Siła ta spowoduje odchylenie torów ładunków elektrycznych prostopadle od kierunku ich przepływu. Jeżeli rozpatrywany przewodnik ma kształt płytki prostopadłościennej o długości l, szerokości w i grubości t to wzdłuż szerokości pojawi się napięcie zwane napięciem Halla - od nazwiska odkrywcy tego zjawiska. Napięcie to jest wprostproporcjonalne do wartości indukcji magnetycznej działającej na przewodnik. Fakt ten jest wykorzystywany w miernikach indukcji magnetycznej (pola magnetycznego).
Poglądowe przedstawienie hallotronu.
Napięcie Halla indukujące się na zaciskach napięciowych wyraża się wzorem:
gdzie: RH - stała Halla zależna od rodzaju materiału z którego wykonano hallotron;
I/s - gęstość prądu płynącego przez hallotron;
B - indukcja pola magnetycznego;
- sinus kąta między wektorami prądu i indukcji magnetycznej.
Od kształtu magnesu zależy też kształt linii sił pola magnetycznego wokół magnesu. Linie sił pola magnetycznego nie mają swojego początku ani końca. Zwyczajowo mówi się, że biegną od bieguna N do bieguna S, ale jest to kwestia umowna. Płaski magnes będzie miał płasko zamykające się wokół magnesu linie sił pola magnetycznego. Wysoki magnes będzie miał wypukłe, strzelające w górę linie sił pola. Czyli w praktyce wartość natężenia pola magnetycznego zmierzona w konkretnej odległości od magnesu będzie większa dla magnesu wysokiego.
Kształt magnesu ma także wpływ na udźwig czy też siłę oderwania magnesu. Jeżeli mamy do czynienia z płaską, cienką blachą lepiej zastosować magnes płaski o dużej powierzchni. Natomiast w przypadku blachy bardzo grubej powinniśmy wykorzystać magnes względnie wysoki. Po przyłożeniu do cienkiej blachy wysokiego magnesu zostanie ona nasycona polem magnetycznym a jego część pozostanie niewykorzystana i znajdzie sięw powietrzu poza blachą.
Przykład umiejscowienia punktu pracy dla magnesu z obwodu magnetycznego
Z kształtem magnesu wiąże się jeszcze kilka innych ciekawych kwestii. Każdy magnes po wyjęciu z magneśnicy rozmagnesowuje się własnym polem do pewnego poziomu. Mówi się, że dla magnesu ustala się punkt pracy. Odmagnesowanie własnym polem jest większe dla magnesów płaskich a mniejsze dla magnesów wysokich. Po ustaleniu się punktu pracy magnesu, co następuje natychmiast po wyjęciu magnesu z pola magneśnicy, punkt pracy nie zmienia się. Wyjątkiem są magnesy alnico, dla których punkt pracy może obniżyć się jeszcze bardziej w wyniku częstych puknięć i uderzeń w magnes. To właśnie magnesy alnico rozmagnesowują się „z czasem” jak mówią niektórzy, ale tak naprawdę czas nie ma wpływu na własności magnetyczne, tylko rozmagnesowanie się magnesu alnico następuje w wyniku ciągłych puknięć i uderzeń w magnes. Żeby nie zanudzać powiem tylko, że za to zjawisko odpowiedzialny jest m.in. kształt II ćwiartki
pętli histerezy magnetycznej materiału magnetycznego w powiązaniu z niską koercją.
.png "Wykres Koercji jHc")
.png)
.png)
.png)
.png)
