Přídržná síla magnetů díl II.
Drsnost povrchu
V předchozím díle bylo ukázáno, jak přídržnou sílu ovlivňují různé součásti magnetického obvodu. Vliv velmi malých vzduchových mezer mezi magnetem a podložkou ilustruje obr. 3.
Obr. 3: Vliv drsnosti styčného povrchu na přídržnou sílu
Oblast grafu zahrnuje běžné drsnosti obráběných kovových povrchů od Ra 0,2 (leštěný) až po Ra 6,4 (frézovaný, hruběji soustružený). Drsnost povrchu magnetu je závislá na technologii výroby : U magnetů FeNdB s povrchovou úpravou je Ra < 0,2, u magnetů SmCo Alnico a feritů z formy je Ra 0,4 až 0,8, u řezaných feritů může dosáhnout Ra 6,4 i více.
Je vidět, že síla v tahu se zmenšuje s růstem drsnosti povrchu poměrně významně. U smykové síly se pokles vlivem vzduchových mezer kombinuje s nárůstem třecího faktoru fS , který v konkrétních případech může převážit. Výsledkem je vyšší přídržná síla magnetu ve smyku při větší drsnosti povrchu.
Tloušťka podložky
Kromě materiálu a kvality povrchu podložky ovlivňuje přídržnou sílu také její tloušťka. Předpokládejme, že velikost plochy podložky je alespoň dvojnásobek styčné ploch s magnetem, abychom mohli zanedbat složité poměry magnetizace na okrajích podložky (tzv. okrajové jevy). Potom platí, že maximální přídržné síly (podle teoretického výpočtu – viz díl I.) je dosaženo tehdy, když hustota magnetického toku Bm v žádném místě podložky nedosáhne hodnoty technického nasycení Bs. Při překročení této hodnoty totiž dochází k rozptylu magnetického toku magnetu mimo položku.
Konkrétní výpočet minimální tloušťky podložky je nad rámec tohoto článku, proto uvedeme jen orientační příklady:
Pro feritový magnet dostatečná tloušťka podložky z běžné konstrukční ocel (např. dle EN 10130) činí 1 až 2 mm podle velikosti a tvaru magnetu, pro magnety ze vzácných zemin FeNdB a SmCo jsou dostačující 3 až 4 mm.
Dva magnety
Pro výpočet síly působící mezi dvěma identickými magnety v těsném kontaktu platí vztah (opět při zanedbání okrajových jevů):
kde F je přídržná síla mezi magnety
Bm magnetická indukce v místě styku magnetů
S styčná plocha magnetů
permeabilita vakua
Tento vztah je obdobný jako v případě styku magnetu s kovovu podložkou. Je tedy mezi oběma případy rozdíl? Přídržná síla by byla shodná, pokud by bylo stejné Bm . Většinou je však vyšší pro dva magnety - sníží se totiž hodnota demagnetizačního faktoru více než u ploché ocelové podložky.
Pokud jsou dva magnety od sebe vzdáleny na vzálenost x, klesá přídržná síla přibližně se čtvercem této vzdálenosti:
Kompletní vzorec zahrnuje mj. také velikost magnetické indukce na povrchu magnetů, jejich průměr a délku. V praktických případech jej lze provést pouze numerickými metodami na počítači.
RNDr.Vladimír Šimík
ředitel ABC MAGNET s.r.o.
