Air Gap to dystans niemagnetyczna (np. powietrze, farba, rdza) oddzielająca magnes od ferromagnetyka. Jej wpływ na indukcję opisuje uproszczona zależność:
B_g ≈ B_r / (1 + (L_g/L_m))
Gdzie L_g to długość szczeliny, a L_m długość magnesu. Nawet 1 mm odstępu może zredukować siłę uchwytu magnetycznego o 50-70%.

Cecha anizotropowa oznacza, że magnes ma preferowany kierunek łatwego magnesowania (oś c kryształu). Magnesy anizotropowe osiągają znacznie wyższe parametry (BH)max niż izotropowe, ale muszą być magnesowane zgodnie z kierunkiem nadanym podczas prasowania w polu.

Wyżarzanie to proces termiczny w temperaturach rzędu 500-1000°C (w próżni). Ma na celu relaksację naprężeń sieci krystalicznej i optymalizację mikrostruktury ziaren, co jest kluczowe dla uzyskania wysokiej koercji (HcJ) w spiekanych magnesach neodymowych.

Wektor namagnesowania M jest równoległy do osi symetrii obrotowej magnesu (np. wysokości walca). To standardowa konfiguracja dla magnesów walcowych, zapewniająca najsilniejsze pole na płaskich podstawach.

Wielkość wektorowa opisująca pole wewnątrz materiału. Zdefiniowana równaniem:
B = μ₀(H + M)
Gdzie:
μ₀ – przenikalność próżni,
H – natężenie pola,
M – namagnesowanie. Jednostka SI: Tesla (T).

Indukcja remanentna (Bd), to punkt przecięcia krzywej histerezy z osią pionową B (przy H=0). Określa gęstość strumienia magnetycznego, jaka pozostaje w materiale po nasyceniu. Dla N52 wartość ta wynosi ok. 1.43 T (14.3 kG).

Współczynnik permeancji (Pc), określający punkt pracy magnesu na krzywej demagnetyzacji. Zależy od kształtu magnesu. Długie magnesy (wysokie Pc) pracują wyżej na krzywej i są stabilniejsze temperaturowo.

Symbol Bg oznacza indukcję roboczą w szczelinie powietrznej. Obliczana ze wzoru:
Bg = Br × (Lm / (Lm + Lg))
(Dla obwodu zamkniętego bez strat). Wartość kluczowa przy projektowaniu głośników i silników.

Wykres BH przedstawia nieliniową zależność B(H). Pole powierzchni pętli reprezentuje energię traconą na ciepło w jednym cyklu przemagnesowania (J/m³). Dla magnesów trwałych dążymy do jak najszerszej pętli (wysoka koercja).

Maksymalny produkt energetyczny to punkt na krzywej demagnetyzacji (w II ćwiartce), gdzie iloczyn B × H osiąga maksimum. Odpowiada za "wydajność" objętościową magnesu.
(BH)max ≈ Br² / 4μ₀
Jednostka: kJ/m³ lub MGOe.

Biegun przyciągający geograficzną północ Ziemi. Linie pola wchodzą do bieguna S.

Biegun, z którego (umownie) wychodzą linie pola magnetycznego. Przyciąga się z biegunem południowym innego magnesu.

System Centymetr-Gram-Sekunda. Wciąż popularny w magnetyzmie ze względu na wygodę (μ₀ = 1).
Indukcja: Gauss (G)
Pole H: Oersted (Oe)
Strumień: Maxwell (Mx)
Energia: MGOe.

Czujnik indukcyjny do fluxmetru. Liczba zwojów i powierzchnia cewki muszą być znane, aby przeliczyć indukowane napięcie na strumień magnetyczny.

Stan, w którym reluktancja (opór magnetyczny) obwodu jest minimalna, a strumień zamyka się wewnątrz ferromagnetyka (zwory). W tym stanie magnes nie wykonuje pracy zewnętrznej i jest w stanie najniższej energii potencjalnej.

Utrata wektora magnetyzacji M. Przyczyny:
1. Termiczna: T > Tmax
2. Polowa: Zewnętrzne pole H > HcJ
3. Mechaniczna: Silne udary (mniej istotne dla neodymów niż dla AlNiCo).

Materiał o przenikalności względnej μr < 1 (podatność χ < 0). Wypycha pole magnetyczne ze swojego wnętrza. Przykłady: woda, grafit pirolityczny (lewitujący nad neodymem), złoto, bizmut.

Każdy magnes jest dipolem, co wynika z prawa Gaussa dla magnetyzmu (∇·B = 0) – linie pola są zawsze zamknięte. Nie istnieją izolowane ładunki magnetyczne (monopole), dlatego każdy magnes ma biegun N i S.

Obszary (o wielkości mikrometrów), w których spiny elektronów są ustawione zgodnie. W stanie nienamagnesowanym domeny są ułożone chaotycznie (suma wektorów = 0). Magnesowanie to proces porządkowania domen.

Powstanie napięcia poprzecznego w przewodniku z prądem umieszczonym w polu B. Podstawa działania większości czujników pola magnetycznego, teslametrów i enkoderów obrotowych.

Wypieranie szybkozmiennego pola magnetycznego (i prądu) na powierzchnię przewodnika. W silnikach wysokoobrotowych powoduje straty i nagrzewanie się magnesów.

Metoda ochrony przed polem poprzez jego "bocznikowanie". Pole magnetyczne woli płynąć przez stal niż powietrze. Grubościenna stalowa skrzynia jest najlepszym ekranem dla silnych magnesów.

Solenoid z rdzeniem ferromagnetycznym. Pole B zależy od prądu I i liczby zwojów N:
B ≈ μNI / L.
Zaletą jest możliwość sterowania polem, wadą - konieczność ciągłego zasilania.

Materiał o bardzo dużej podatności magnetycznej (μr >> 1), wykazujący histerezę. Posiada spontaniczne namagnesowanie domenowe. Przykłady: Fe (Żelazo), Co (Kobalt), Ni (Nikiel), Gd (Gadolin).

Elektroniczny całkujący układ pomiarowy. Mierzy zmianę strumienia skojarzonego z cewką pomiarową (Search Coil) podczas jej ruchu w polu. Wynik w Wb lub Vs (Volt-sekunda).

Jednostka CGS indukcji magnetycznej.
1 T = 10,000 G.
Pole Ziemi to ok. 0.5 G. Magnes neodymowy to ok. 13,000 G (wewnątrz materiału).

Miernik wykorzystujący sondę Halla do pomiaru indukcji B w punkcie. Pozwala sprawdzić polaryzację i zmierzyć rzeczywistą indukcję na powierzchni magnesu.

Gęstość objętościowa. Dla spiekanych magnesów NdFeB wynosi:
ρ ≈ 7.4 - 7.6 g/cm³.
Wzór na wagę: m [g] = V [cm³] × 7.5. Jest to wartość zbliżona do gęstości stali.

Liczba linii pola na jednostkę powierzchni. To najważniejszy parametr dla użytkownika, określający siłę oddziaływania w danym punkcie. Na powierzchni magnesu N52 może wynosić ok. 5000-6000 Gaussów.

Jednostka CGS siły magnetomotorycznej.
1 Gb = 10 / 4π Amperozwoju (At) ≈ 0.796 At.
Obecnie rzadko stosowana na rzecz jednostek SI.

Oznaczenie kodowe materiału. Przykład N42SH:
N - Neodym,
42 - (BH)max w MGOe,
SH - Temp. pracy do 150°C (Super High).
Brak litery na końcu oznacza standard do 80°C.

Zmiana indukcji na jednostkę odległości. Siła działająca na ferromagnetyk zależy od iloczynu pola i jego gradientu:
F ∝ B · (dB/dx).
W polu jednorodnym (gradient = 0) magnes działa tylko momentem obrotowym, ale nie jest przyciągany!

Nieodwracalność procesu magnesowania. Aby usunąć namagnesowanie, nie wystarczy wyłączyć pole zewnętrzne – trzeba przyłożyć pole przeciwne (koercję). To "pamięć" materiału magnetycznego.

Główna wielkość polowa opisująca stan magnetyczny materii. W układzie SI mierzona w Teslach. W powietrzu B = μ₀H. Wewnątrz magnesu B jest sumą wkładu od prądów (H) i spinów (M).

Inna nazwa Remanencji (Bd lub Br). Wartość pola pozostającego w nasyconym ferromagnetyku po usunięciu zewnętrznego pola H.

Właściwość materiału polegająca na jednakowych parametrach w każdym kierunku (brak uprzywilejowanej osi). Magnesy izotropowe są tańsze w produkcji, ale ok. 2-3 razy słabsze od anizotropowych.

Element obwodu magnetycznego (zazwyczaj stalowa rama), który nie jest źródłem pola, ale służy do jego prowadzenia i zamykania (np. w głośnikach).

Jednostka indukcji: 1 kG = 0.1 T. Często spotykana w opisach starszych urządzeń pomiarowych.

Wartość pola H, przy której polaryzacja J materiału spada do zera. Jest to rzeczywista miara odporności materiału na trwałe zniszczenie magnetyczne. Dla neodymów HcJ > HcB.

Zdolność materiału do zachowania swojej polaryzacji J. Jest to lepsza miara stabilności magnesu niż zwykła koercja HcB. Magnesy neodymowe o wysokim HcJ (klasy UH, EH) mogą pracować w trudnych warunkach.

II ćwiartka pętli histerezy. Kluczowa dla inżynierów. Pokazuje zależność B od ujemnego pola H. Jeśli punkt pracy magnesu (wyznaczony przez jego kształt) spadnie poniżej "kolana" tej krzywej, nastąpi trwałe uszkodzenie magnesu.

Prosta wychodząca z początku układu współrzędnych na wykresie demagnetyzacji. Jej nachylenie (Permeance Coefficient) zależy wyłącznie od geometrii magnesu. Punkt przecięcia z krzywą BH to punkt pracy.

Ciało wytwarzające statyczne pole magnetyczne. Składa się z domen magnetycznych uporządkowanych w jednym kierunku. Zobacz pełną definicję w poradniku.

Związek MFe₁₂O₁₉ (gdzie M = Ba, Sr). Izolator elektryczny (brak prądów wirowych). Tani, odporny na korozję, ale słaby (Br ≈ 0.4 T). Ma dodatni współczynnik temperaturowy koercji (trudniej go rozmagnesować w cieple).

Magnes neodymowy to spiek oparty na fazie międzymetalicznej Nd₂Fe₁₄B. Opatentowany w 1982 roku przez General Motors i Sumitomo. Najsilniejszy magnes w temp. pokojowej.

Kształt U, który skraca drogę powietrzną strumienia między biegunami. Dla nowoczesnych neodymów rzadko stosowany (zbyt trudny w produkcji), częsty dla odlewów AlNiCo.

Kierunek magnesowania prostopadły do osi obrotu walca. Bieguny N i S znajdują się na „okrągłych” bokach. Stosowane w sprzęgłach magnetycznych i czujnikach kąta obrotu.

Wytworzenie na jednej powierzchni wielu par biegunów (np. N-S-N-S-N-S). Zwiększa to siłę trzymania przy samej powierzchni, ale drastycznie zmniejsza zasięg pola. Stosowane w magnesach elastycznych.

Magnet Fishing to hobby polegające na poszukiwaniu ferromagnetyków w wodzie przy użyciu silnego magnesu neodymowego na linie. Wymaga uchwytu z górnym mocowaniem.

Ruda żelaza (Fe₃O₄), naturalny magnes trwały. Używany w starożytności jako prymitywny kompas (igła magnetyczna).

Proces nasycania materiału. Magnesy neodymowe wymagają potężnego impulsu pola (rzędu 3-4 Tesli), aby w pełni ustawić domeny i osiągnąć pełną moc.

Dla neodymów zależy od klasy:
N: 80°C
M: 100°C
H: 120°C
SH: 150°C
UH: 180°C
EH: 200°C.
Przekroczenie powoduje nieodwracalny spadek mocy.

Materiał o szerokiej pętli histerezy i dużej koercji (HcJ > 10 kA/m). Po namagnesowaniu staje się magnesem trwałym. Przykłady: NdFeB, SmCo, Ferryt Baru.

Klasyfikowany wg podatności magnetycznej. Najważniejsze dla nas to ferromagnetyki (magnesy, stal) i paramagnetyki (aluminium). Te pierwsze wzmacniają pole, te drugie są obojętne.

Jednostka strumienia w układzie CGS. 1 Mx = 10⁻⁸ Wb. Odpowiada jednej "linii sił pola" w starszych podręcznikach.

Grupa 17 pierwiastków (skand, itr + lantanowce). Kluczowe dla magnetyzmu są: Neodym (Nd), Praseodym (Pr), Samar (Sm), Dysproz (Dy) i Terb (Tb).

Jednostka gęstości energii. 1 MGOe ≈ 7.96 kJ/m³. Im więcej MGOe, tym mniejszy magnes potrzebny do wykonania tej samej pracy.

Wektorowa miara siły źródła pola. Dla magnesu jest to iloczyn namagnesowania i objętości. Decyduje o momencie obrotowym działającym na magnes w polu zewnętrznym.

Hipotetyczny cząstkowy ładunek magnetyczny (izolowane N lub S). Mimo poszukiwań, nie odkryto go eksperymentalnie. Linie pola B są zawsze zamknięte (nie mają początku ani końca).

Kształtka ze stali miękkiej (np. st3) umieszczona na biegunie magnesu. Służy do skupienia strumienia (zwiększenia indukcji) w szczelinie roboczej.

Stan, w którym wszystkie domeny są ustawione w kierunku pola. Stal nasyca się przy ok. 2.0 Tesli. Oznacza to, że „mocniejszy” magnes nie przyciągnie już mocniej cienkiej blachy, która uległa nasyceniu.

Ścieżka dla strumienia magnetycznego. Rządzi się prawem Hopkinsona (odpowiednik prawa Ohma):
MMF = Φ × R_m
(Siła magnetomotoryczna = Strumień × Reluktancja).

Sytuacja, w której bieguny magnesu nie są połączone ferromagnetykiem. Magnes pracuje wtedy w punkcie o niskim współczynniku permeancji (Pc), co naraża go na wpływ temperatury.

Jednostka CGS natężenia pola. 1 Oe ≈ 79.58 A/m. Nazwana na cześć Hansa Christiana Ørsteda, odkrywcy elektromagnetyzmu.

Kierunek łatwego magnesowania nadany podczas produkcji. Gotowego anizotropowego magnesu walcowego (osiowego) nie da się przemagnesować na diametralny.

Materiał o podatności χ > 0 (nieznacznie dodatniej). Wzmacnia pole w minimalnym stopniu. Przykład: powietrze, aluminium, platyna.

Odwrotność reluktancji w obwodzie magnetycznym (odpowiednik konduktancji w elektr.).
P = 1/R_m = (μ S) / l.

Wykres B(H) dla pełnego cyklu nasycenie -> demagnetyzacja -> nasycenie. Kluczowe punkty to: Remanencja (+B), Koercja (-H) i Nasycenie.

Ochrona antykorozyjna. Typy:
1. Ni-Cu-Ni: Srebrna, standard.
2. Epoksyd: Czarna, odporna na wilgoć.
3. Złoto: Ozdobna, medyczna.
4. Perylen: Cienka, bardzo szczelna.

Rozkład biegunów. Aby dwa magnesy się przyciągały, muszą być zwrócone do siebie przeciwnymi biegunami (N do S). W naszych magnesach samoprzylepnych sprzedajemy pary z różną polaryzacją.

Obszar przestrzeni, w którym wektor indukcji B jest stały co do wartości i kierunku (linie pola są równoległe). Wytwarzane np. wewnątrz cewki Helmholtza.

Pole wektorowe wywierające siłę na poruszające się ładunki elektryczne i momenty magnetyczne. Wytwarzane przez magnesy trwałe lub prąd elektryczny.

Wartość B mierzona gaussomierzem na środku bieguna. Zawsze niższa od Br. Zależy od grubości magnesu – im grubszy magnes (wyższe L/D), tym większe pole na powierzchni.

Linie pola, które "wybrzuszają się" na zewnątrz szczeliny powietrznej lub obwodu. Efekt ten zwiększa efektywny przekrój szczeliny i musi być uwzględniany w precyzyjnych obliczeniach obwodów.

Warstwa barierowa o grubości 10-30 μm. Neodym (Nd) w kontakcie z wilgocią tworzy wodorotlenki, co niszczy strukturę. Standard Ni-Cu-Ni (ok. 15-20μm) chroni przed korozją atmosferyczną. Testowana w komorze solnej (Salt Spray Test).

Prądy indukowane w przewodzącym magnesie przez zmienne pole B (zgodnie z prawem Faradaya). Powodują straty ciepła:
P_eddy ∝ f² × B².
Aby je ograniczyć, w silnikach stosuje się magnesy laminowane (dzielone na plasterki).

Miernik gęstości energii pola. Matematycznie jest to maksymalne pole prostokąta wpisanego pod krzywą demagnetyzacji B(H). Decyduje o miniaturyzacji urządzenia.

Miara zdolności materiału do koncentracji pola magnetycznego. μ = B / H. Stal miękka ma μ rzędu kilku tysięcy, co czyni ją idealnym materiałem na zwory i obudowy.

Stosunek przenikalności materiału do próżni. Dla magnesów neodymowych μr ≈ 1.05 (są prawie jak powietrze dla zewnętrznego pola). Dla stali μr ≈ 2000-5000.

Opór magnetyczny. Powietrze ma ogromną reluktancję, stal małą. Magnes dąży do zminimalizowania reluktancji w swoim otoczeniu (dlatego przyciąga stal).

Remanencja to maksymalna indukcja, jaką magnes może wytworzyć sam z siebie w obwodzie zamkniętym. Jest miarą potencjału siłowego magnesu.

Alternatywa dla neodymów. Słabsze (20-30 MGOe), ale bardzo stabilne termicznie (do 350°C) i chemicznie (nie rdzewieją). Bardzo drogie i kruche.

Separator to zestaw silnych prętów lub płyt magnetycznych, montowany na liniach produkcyjnych w celu ochrony maszyn i oczyszczania produktu z opiłków. Sprawdź ofertę separatorów.

Wartość przeciwnego pola magnetycznego H, przy której indukcja B spada do zera. Określa odporność na rozmagnesowanie w normalnych warunkach pracy (np. w silnikach).

Natężenie pola magnetycznego pochodzące od prądów swobodnych (zewnętrznych). Jednostka SI: A/m (Amper na metr).

Całka liniowa natężenia pola. W cewce to iloczyn prądu i liczby zwojów (Amperozwoje). Źródło przepływu strumienia w obwodzie.

Pull Force mierzony jest prostopadle do powierzchni, na grubej płycie stalowej. Przybliżony wzór Maxwella:
F [N] ≈ B²A / 2μ₀
Gdzie A to powierzchnia bieguna.

Siła ścinająca to siła potrzebna do przesunięcia magnesu równolegle do powierzchni. Zależy od współczynnika tarcia. Dla pary stal-nikiel wynosi ok. 15-20% siły odrywania. Użycie gumy zwiększa tę siłę.

Wartość siły (w kg lub N), z jaką magnes utrzymuje się na stalowej powierzchni. Zależy od klasy magnesu, ale też od grubości i chropowatości stali (podłoża).

Proces metalurgii proszków. Sprasowany "zielony" blok pyłu neodymowego jest wygrzewany w piecu próżniowym, gdzie ziarna zrastają się w litą ceramikę o dużej gęstości.

Sztuczne postarzanie magnesu (cykle termiczne lub lekkie przeciw-pole), aby jego parametry nie zmieniały się w czasie eksploatacji (ważne w miernikach).

Łączenie magnesów zwiększa indukcję, ale nieliniowo. Dwa magnesy o grubości 5mm nie dadzą 2x większego pola niż jeden, ale będą miały zasięg pola zbliżony do magnesu 10mm.

Przenikalność magnetyczna próżni. Stała fizyczna wynosząca:
μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m.

Stop to materiał metaliczny o właściwościach innych niż jego składniki. Magnes neodymowy to stop Nd₂Fe₁₄B (Neodym-Żelazo-Bor) o strukturze tetragonalnej. Zmiana proporcji i dodatek Dysprozu (Dy) lub Terbu (Tb) pozwala osiągnąć klasy wysokotemperaturowe (SH, UH, EH).

Spadek strumienia po przekroczeniu pewnej temperatury, który nie wraca po ostygnięciu. Aby odzyskać pierwotne parametry, magnes trzeba ponownie namagnesować w impulsatorze.

Iloczyn skalarny wektora indukcji B i powierzchni S.
Φ = B · S (dla pola jednorodnego).
Jednostka SI: Weber (Wb). W praktyce mówi o "całkowitej ilości magnetyzmu" wypływającego z bieguna.

Strumień, który nie wykonuje użytecznej pracy (np. ucieka bokami szczeliny). W projektowaniu dąży się do jego minimalizacji poprzez stosowanie ekranów i zwór.

Stalowa obudowa lub blacha, która zamyka obwód magnetyczny. W uchwytach garnkowych obudowa przekierowuje pole z „tyłu” magnesu na przód, zwiększając siłę.

Temperatura przejścia fazowego, w której uporządkowanie domenowe zanika na rzecz ruchów termicznych. Dla NdFeB Tc ≈ 310-340°C. Powyżej tej temperatury materiał staje się paramagnetykiem.

Jednostka SI indukcji magnetycznej.
1 T = 10,000 Gauss.
Magnesy neodymowe osiągają indukcję rzędu 1.4 T.

Zakres dopuszczalnych odchyłek wymiarów. Standardowo ±0.1 mm. Należy pamiętać, że warstwa niklu dodaje ok. 0.02-0.04 mm do wymiarów surowego magnesu.

Specjalna aranżacja magnesów (zmieniająca orientację o 90°), która wzmacnia pole jednostronnie (nawet 1.4x) i anuluje je po drugiej stronie. Stosowane w wieszakach magnetycznych i akceleratorach cząstek.

System jednostek oparty na Metrze, Kilogramie, Sekundzie i Amperze. W magnetyzmie obowiązują:
Tesla [T], Weber [Wb], Henr [H], Amper na metr [A/m].

W transporcie lotniczym: waga uwzględniająca ekranowanie magnetyczne. Paczka z magnesami jest traktowana jako "Dangerous Goods" (UN 2807), jeśli pole przekracza 0.00525 Gaussa w odległości 4.6m.

Masa fizyczna. Magnesy są ciężkie (jak stal). Duży magnes 50x50x25mm waży prawie pół kilograma (470g).

Jednostka SI strumienia magnetycznego.
1 Wb = 1 V·s = 1 T·m².

Współczynnik kształtu, zależy od proporcji L/D magnesu. Określa nachylenie linii obciążenia. Pc = -Bd/Hd. Wyższe Pc (dłuższy magnes) = większa odporność na demagnetyzację.

Dla neodymów:
Br: ok. -0.11% / °C
HcJ: ok. -0.60% / °C
Oznacza to, że po podgrzaniu magnes staje się tymczasowo słabszy (proces odwracalny do Tmax).

Dla spieków neodymowych standardowa tolerancja produkcyjna to ±0.1 mm. Wymiary podajemy w formacie: Średnica x Wysokość lub Długość x Szerokość x Wysokość (ostatni wymiar to kierunek magnesowania).

Element stalowy zamykający obwód magnetyczny. W uchwytach magnetycznych rolę zwory pełni stalowy kubek, który przekierowuje pole na jedną stronę, zwiększając siłę.

Słownik pojęć i definicji magnetycznych

Kompendium wiedzy dla inżynierów, hobbystów i przemysłu

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

S

Ś

T

U

W

Z