ฟังก์ชั่นของแม่เหล็กถาวรคืออะไร?

คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าอุปกรณ์ที่คุณชื่นชอบทำงานอย่างไร? แม่เหล็กถาวรมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีทุกวัน 

จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และรถยนต์ไปจนถึงอุปกรณ์การแพทย์แม่เหล็กเหล่านี้มีความสำคัญในอุตสาหกรรม 

ในโพสต์นี้เราจะสำรวจฟังก์ชั่นการใช้และลักษณะของแม่เหล็กถาวรและทำไมพวกเขาถึงจำเป็นในชีวิตสมัยใหม่

ทำความเข้าใจกับแม่เหล็กถาวร

แม่เหล็กถาวรคืออะไร?

อัน แม่เหล็กถาวร เป็นวัสดุที่สร้างสนามแม่เหล็กโดยไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก มันยังคงรักษาแม่เหล็กไว้เป็นเวลานานซึ่งแตกต่างจากแม่เหล็กไฟฟ้าที่ต้องการไฟฟ้าเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก

แม่เหล็กถาวรทำจากวัสดุ ferromagnetic เช่นเหล็กโคบอลต์หรือนิกเกิล วัสดุเหล่านี้มีอะตอมที่จัดเรียงตามธรรมชาติเพื่อผลิตสนามแม่เหล็ก คุณสมบัติที่สำคัญของแม่เหล็กถาวรคือความสามารถในการบำรุงรักษาฟิลด์นี้เมื่อเวลาผ่านไป

แม่เหล็กถาวรทำงานอย่างไร?

ความลับอยู่ในโครงสร้างอะตอมของพวกเขา อะตอมมีอิเล็กตรอนที่หมุนและการหมุนของพวกเขาสร้างสนามแม่เหล็กขนาดเล็ก เมื่ออะตอมจำนวนมากจัดแนวสนามแม่เหล็กในทิศทางเดียวกันพวกมันจะก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าโดเมนแม่เหล็ก

ในวัสดุที่ไม่ได้ทำให้เป็นแม่เหล็กโดเมนเหล่านี้จะถูกจัดเรียงแบบสุ่มยกเลิกซึ่งกันและกัน อย่างไรก็ตามเมื่อวัสดุ ferromagnetic ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กโดเมนของมันจะจัดเรียงในทิศทางเดียว การจัดตำแหน่งนี้สร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและยั่งยืน

การสะกดจิตเกิดขึ้นเมื่อวัสดุสัมผัสกับสนามแม่เหล็กภายนอกที่แข็งแกร่ง โดเมนแม่เหล็กภายในวัสดุสอดคล้องกับสนาม เมื่อวัสดุเย็นลงโดเมนยังคงอยู่ในแนวเดียวกันล็อคในคุณสมบัติแม่เหล็ก

กล่าวง่ายๆว่าการจัดแนวของโดเมนเหล่านี้แข็งแกร่งขึ้นยิ่งขึ้นแม่เหล็กก็จะแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น

ฟังก์ชันสำคัญของแม่เหล็กถาวร

การสร้างสนามแม่เหล็ก

แม่เหล็กถาวรสร้างสนามแม่เหล็กตามธรรมชาติ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการจัดตำแหน่งของโดเมนแม่เหล็กภายในวัสดุ โดเมนแม่เหล็กเป็นพื้นที่ขนาดเล็กที่กลุ่มอะตอมมีอิเล็กตรอนของพวกเขาอยู่ในทิศทางเดียวกัน เมื่อโดเมนเหล่านี้เข้ากันได้วัสดุจะสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง สนามนี้ล้อมรอบแม่เหล็กและเป็นสิ่งที่ทำให้มันเป็น 'แม่เหล็ก '

ดึงดูดวัสดุ ferromagnetic

แม่เหล็กถาวรดึงดูดโลหะเช่นเหล็กโคบอลต์และนิกเกิล สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากแรงระหว่างแม่เหล็กและวัสดุ ferromagnetic เหล่านี้ โลหะเหล่านี้มีอะตอมที่สามารถจัดแนวกับสนามแม่เหล็กสร้างแรงดึงที่แข็งแกร่ง ยิ่งแม่เหล็กแรงมากเท่าไหร่ก็ยิ่งดึงดูดความสนใจนี้มากขึ้นเท่านั้น อุปกรณ์เช่นแม่เหล็กตู้เย็นหรือของเล่นแม่เหล็กพึ่งพาแรงนี้

ฟังก์ชั่นในอุปกรณ์ต่าง ๆ

แม่เหล็กถาวรมีความสำคัญในอุปกรณ์สมัยใหม่มากมาย ในมอเตอร์ไฟฟ้าพวกเขาสร้างสนามแม่เหล็กที่อนุญาตให้มอเตอร์หมุนและสร้างพลังงาน ในฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์พวกเขาช่วยจัดเก็บและดึงข้อมูลโดยการย้ายแขนอ่าน/เขียน เครื่อง MRI ใช้แม่เหล็กถาวรเพื่อสร้างภาพโดยละเอียดของด้านในของร่างกาย แม้แต่ในลำโพงแม่เหล็กก็ช่วยแปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นเสียงโดยการเคลื่อนย้ายไดอะแฟรมเพื่อสร้างการสั่นสะเทือน

อะไรทำให้แม่เหล็กถาวรแตกต่างจากแม่เหล็กไฟฟ้า?

แม่เหล็กถาวรแตกต่างจากแม่เหล็กไฟฟ้าในวิธีที่พวกเขาสร้างและควบคุมสนามแม่เหล็ก ในขณะที่แม่เหล็กไฟฟ้าต้องการกระแสไฟฟ้าในการทำงานแม่เหล็กถาวรมักจะผลิตสนามแม่เหล็กโดยไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้า สิ่งนี้ทำให้พวกเขาประหยัดพลังงานและทนทานเนื่องจากพวกเขาไม่ต้องการแหล่งพลังงานเพื่อรักษาแม่เหล็กของพวกเขา อย่างไรก็ตามแตกต่างจากแม่เหล็กไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรไม่สามารถเปลี่ยนความแข็งแรงได้อย่างง่ายดายจำกัดความยืดหยุ่นในการใช้งานบางอย่าง

ประเภทของแม่เหล็กถาวรและฟังก์ชั่นเฉพาะ

แม่เหล็กนีโอไดเมียม

แม่เหล็กนีโอไดเมียมเป็นแม่เหล็กถาวรที่แข็งแกร่งที่สุด พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในมอเตอร์อิเล็กทรอนิกส์และกังหันลม เนื่องจากความแข็งแกร่งของพวกเขาแม้แต่แม่เหล็กขนาดเล็กก็สามารถทำงานที่ทรงพลังในอุตสาหกรรมเหล่านี้ได้ ขนาดและประสิทธิภาพขนาดกะทัดรัดทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่พื้นที่และพลังงานมีความสำคัญ

แม่เหล็กโคบอลต์สะบาเลียม

แม่เหล็กโคบอลต์สะบาเลียมเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีความต้านทานสูงต่อทั้งความร้อนและการกัดกร่อน แม่เหล็กเหล่านี้มักจะใช้ในการใช้งานประสิทธิภาพสูงเช่นการบินและอวกาศและอุปกรณ์ทางทหารซึ่งความน่าเชื่อถือที่อุณหภูมิสูงเป็นสิ่งสำคัญ พวกเขารักษาคุณสมบัติแม่เหล็กของพวกเขาในสภาวะที่ท้าทายทำให้พวกเขาเป็นไปได้สำหรับอุตสาหกรรมพิเศษ

แม่เหล็ก Alnico

แม่เหล็ก Alnico ทำจากการผสมผสานของอลูมิเนียมนิกเกิลและโคบอลต์มีความเสถียรสูงที่อุณหภูมิสูง พวกเขามักใช้ในเซ็นเซอร์เครื่องมือและมอเตอร์ไฟฟ้า ความสามารถในการทำงานในความร้อนสูงทำให้พวกเขามีคุณค่าในการใช้งานเช่นระบบยานยนต์และอุปกรณ์เสียง

แม่เหล็กเฟอร์ไรต์

แม่เหล็กเฟอร์ไรต์หรือแม่เหล็กเซรามิกมีราคาไม่แพงและทนทาน พวกเขามักจะใช้ในสิ่งของในครัวเรือนเช่นแม่เหล็กตู้เย็นและลำโพง แม่เหล็กเหล่านี้ไม่แข็งแรงเท่ากับนีโอไดเมียม แต่มีความน่าเชื่อถือในการใช้งานในชีวิตประจำวันที่มีประสิทธิภาพและความทนทานเป็นกุญแจสำคัญ

แม่เหล็กที่ยืดหยุ่น

แม่เหล็กที่ยืดหยุ่นนั้นมีความหลากหลายและง่ายต่อการเป็นรูปร่าง ทำโดยการรวมผงแม่เหล็กเข้ากับสารยึดเกาะพอลิเมอร์พวกเขาจะใช้ในป้ายแถบแม่เหล็กและวัสดุส่งเสริมการขาย แม่เหล็กเหล่านี้สามารถโค้งงอและบิดเพื่อให้พอดีกับรูปร่างที่หลากหลายทำให้เหมาะสำหรับการออกแบบที่ปรับแต่งได้ในการโฆษณาและบรรจุภัณฑ์

การใช้งานจริงของแม่เหล็กถาวรคืออะไร?

การใช้ในอุตสาหกรรม

แม่เหล็กถาวรมีความสำคัญในกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆ พวกเขาใช้พลังงานมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแปลงพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ ในการผลิตพวกเขาช่วยเคลื่อนย้ายวัสดุและแยกสารแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่นตัวคั่นแม่เหล็กช่วยแยกโลหะออกจากแร่ แม่เหล็กเหล่านี้ช่วยเพิ่มผลผลิตในโรงงานและการผลิตพลังงานทำให้พวกเขาขาดไม่ได้

แอพพลิเคชั่นครัวเรือนและผู้บริโภค

คุณจะพบแม่เหล็กถาวรในสิ่งของครัวเรือนทั่วไป ตู้เย็นใช้มันในแมวน้ำประตูเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาปิดแน่น ลำโพงพึ่งพาพวกเขาในการผลิตเสียงในขณะที่ล็อคแม่เหล็กปลอดภัยประตูโดยไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้า แม่เหล็กยังช่วยจัดระเบียบสิ่งต่าง ๆ ในเครื่องมือและเครื่องใช้ไฟฟ้า

การใช้งานทางการแพทย์

ในสาขาการแพทย์แม่เหล็กถาวรมีบทบาทสำคัญ เครื่อง MRI ใช้แม่เหล็กที่แข็งแกร่งเพื่อสร้างภาพรายละเอียดของโครงสร้างภายในของร่างกาย พวกเขายังช่วยในอุปกรณ์การแพทย์เช่นเครื่องกระตุ้นหัวใจซึ่งแม่เหล็กควบคุมฟังก์ชั่นบางอย่าง แม่เหล็กเหล่านี้ทำให้การวินิจฉัยและการรักษาแบบไม่รุกรานเป็นไปได้

ยานยนต์และอวกาศ

ในรถยนต์โดยเฉพาะยานพาหนะไฟฟ้าแม่เหล็กถาวรจะใช้ในมอเตอร์และเซ็นเซอร์ให้ประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพ ในการบินและอวกาศพวกเขาจะใช้ในระบบนำทางและเซ็นเซอร์เพื่อให้มั่นใจว่าการวัดที่แม่นยำและเชื่อถือได้ ขนาดและความแข็งแรงขนาดกะทัดรัดของพวกเขาทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับอุตสาหกรรมไฮเทคเหล่านี้

พลังงานหมุนเวียน

แม่เหล็กถาวรมีความสำคัญในการแก้ปัญหาพลังงานหมุนเวียนเช่นกังหันลม แม่เหล็กที่แข็งแกร่งในกังหันเหล่านี้จะเปลี่ยนพลังงานลมให้เป็นกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อความต้องการพลังงานที่ยั่งยืนเติบโตขึ้นแม่เหล็กเหล่านี้มีบทบาทมากขึ้นในการเพิ่มพลังในอนาคต

ปัจจัยใดที่มีผลต่อการทำงานและความแข็งแรงของแม่เหล็กถาวร?

ความไวต่ออุณหภูมิ

แม่เหล็กถาวรมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ เมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูงความแข็งแรงของแม่เหล็กของพวกเขาอาจอ่อนตัวลง แม่เหล็กแต่ละตัวมีขีด จำกัด อุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงที่เรียกว่า  อุณหภูมิคูรี ซึ่งเกินกว่าจะสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่นแม่เหล็กนีโอไดเมียมเริ่มสูญเสียแม่เหล็กที่อุณหภูมิประมาณ 80 ° C ในขณะที่แม่เหล็กโคบอลต์ซามาเรียมทำงานได้ดีที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นมากถึง 350 ° C

แม่เหล็กชนิดต่าง ๆ ทำปฏิกิริยากับความร้อนแตกต่างกัน แม่เหล็ก Alnico เป็นที่รู้จักกันดีว่ามีความเสถียรอุณหภูมิสูงในขณะที่แม่เหล็กเฟอร์ไรต์สามารถจัดการกับความร้อนปานกลาง แต่สูญเสียความแข็งแรงในสภาพที่รุนแรง

สนามแม่เหล็กภายนอก

สนามแม่เหล็กภายนอกสามารถส่งผลกระทบต่อความแข็งแรงของแม่เหล็กถาวร หากมีการวางแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กภายนอกที่แข็งแกร่งจะสามารถเพิ่มหรือลดความแข็งแรงได้ขึ้นอยู่กับการจัดแนวของโดเมนแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่นหากแม่เหล็กสัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งในทิศทางตรงกันข้ามมันอาจอ่อนตัวลงหรือสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็ก

ความเครียดทางกายภาพและความเสียหาย

แม่เหล็กถาวรโดยทั่วไปจะเปราะและสามารถทำลายภายใต้ความเครียดทางกายภาพ กองกำลังทางกายภาพเช่นการสั่นสะเทือนหรือผลกระทบสามารถทำให้โดเมนแม่เหล็กของพวกเขาไม่ถูกต้องทำให้แม่เหล็กอ่อนแอลง ตัวอย่างเช่นในการตั้งค่าอุตสาหกรรมแม่เหล็กอาจสูญเสียความแข็งแรงหากอยู่ภายใต้ความดันกลไกหรือแรงดันคงที่ ในกรณีเช่นนี้การจัดการและการดูแลที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นในการรักษาประสิทธิภาพของพวกเขา

ข้อดีของแม่เหล็กถาวร

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความคุ้มค่า

แม่เหล็กถาวรไม่จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานภายนอกเพื่อรักษาสนามแม่เหล็ก สิ่งนี้ทำให้พวกเขาประหยัดพลังงานโดยเฉพาะในอุปกรณ์เช่นมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อุตสาหกรรมประหยัดเงินค่าพลังงานเนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าเพื่อให้พวกเขาทำงานได้ เมื่อเวลาผ่านไปการออมเหล่านี้เพิ่มขึ้นทำให้แม่เหล็กถาวรเป็นตัวเลือกที่ประหยัดต้นทุน

ความทนทานและอายุยืน

แม่เหล็กถาวรถูกสร้างขึ้นให้คงอยู่ พวกเขาต่อต้านการสึกหรอดังนั้นพวกเขาจึงไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องเหมือนวัสดุอื่น ๆ ด้วยการดูแลที่เหมาะสมพวกเขาสามารถรักษาความแข็งแกร่งไว้ได้หลายปี อายุยืนนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในแอพพลิเคชั่นเช่นลำโพงฮาร์ดไดรฟ์และมอเตอร์ไฟฟ้า

กะทัดรัดและหลากหลาย

จากอุปกรณ์เล็ก ๆ ไปจนถึงเครื่องจักรขนาดใหญ่มีการใช้แม่เหล็กถาวรทุกที่ ขนาดเล็กของพวกเขาไม่ได้หมายถึงประสิทธิภาพที่อ่อนแอ ในความเป็นจริงแม้แต่แม่เหล็กขนาดเล็กก็สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังได้ สิ่งนี้ทำให้พวกเขามีความหลากหลายติดตั้งแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายเช่นอุปกรณ์การแพทย์กังหันลมและเครื่องใช้ในบ้าน

ข้อเสียของแม่เหล็กถาวร

การสูญเสียความแข็งแกร่งเมื่อเวลาผ่านไป

แม่เหล็กถาวรอาจสูญเสียความแข็งแรงเมื่อเวลาผ่านไป ปัจจัยเช่นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือความเครียดเชิงกลสามารถทำให้สนามแม่เหล็กอ่อนแอลง การสลายตัวของแม่เหล็กที่ค่อยเป็นค่อยไปนี้อาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ขึ้นอยู่กับพวกเขา

การทนต่ออุณหภูมิ จำกัด

แม่เหล็กถาวรทั้งหมดไม่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง แม่เหล็กบางตัวโดยเฉพาะ Neodymium สูญเสียแม่เหล็กของพวกเขาเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูงกว่าขีด จำกัด บางอย่าง สิ่งนี้ จำกัด การใช้งานในแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับความร้อนสูงเช่นมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงหรือการตั้งค่าอุตสาหกรรมบางอย่าง

ความเปราะบาง

แม่เหล็กถาวรโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ทำจากโลหะหายากเช่นนีโอไดเมียมสามารถเปราะได้ พวกเขาสามารถทำลายหรือชิปภายใต้ความเครียดทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่การสั่นสะเทือนหรือผลกระทบเป็นเรื่องปกติ การจัดการอย่างระมัดระวังเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันความเสียหาย

บทสรุป

แม่เหล็กถาวร มีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีที่ทันสมัยตั้งแต่มอเตอร์ไปจนถึงอุปกรณ์การแพทย์ ความสามารถในการรักษาสนามแม่เหล็กโดยไม่มีพลังงานภายนอกทำให้พวกเขามีประสิทธิภาพและคุ้มค่า แม่เหล็กเหล่านี้มีความหลากหลายทนทานและจำเป็นในหลายอุตสาหกรรม การทำความเข้าใจการทำงานของพวกเขาช่วยให้เราชื่นชมความสำคัญของพวกเขาและวิธีที่พวกเขาปรับปรุงชีวิตประจำวันและแอปพลิเคชันต่าง ๆ ของเรา

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: แม่เหล็กถาวรใช้เวลานานแค่ไหน?

ตอบ : แม่เหล็กถาวรสามารถรักษาคุณสมบัติแม่เหล็กได้ 99% เป็นเวลาหลายปีด้วยการดูแลที่เหมาะสมรักษาความแข็งแรงแม้หลังจากใช้งาน

ถาม: แม่เหล็กถาวรสามารถสูญเสียแม่เหล็กได้หรือไม่?

ตอบ : แม่เหล็กถาวรอาจสูญเสียแม่เหล็กของพวกเขาหากสัมผัสกับอุณหภูมิสูงหรือสนามแม่เหล็กที่เป็นปฏิปักษ์ที่แข็งแกร่งนำไปสู่การกำจัดแม่เหล็ก

ถาม: แม่เหล็กถาวรที่แข็งแกร่งที่สุดคืออะไร?

ตอบ : แม่เหล็กนีโอไดเมียมนั้นแข็งแกร่งที่สุดรองลงมาคือแม่เหล็กโคบอลต์ซามาเรียม สิ่งเหล่านี้มีความแข็งแรงของแม่เหล็กที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับแม่เหล็ก Alnico และเฟอร์ไรต์

ถาม: แม่เหล็กถาวรรีไซเคิลได้หรือไม่?

ตอบ : ในขณะที่ความท้าทายแม่เหล็กถาวรสามารถรีไซเคิลได้ ต้องใช้กระบวนการพิเศษในการจัดการวัสดุเช่นนีโอไดเมียมอย่างเหมาะสม

ถาม: แม่เหล็กถาวรเคลือบอย่างไร?

ตอบ : เพื่อป้องกันการกัดกร่อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแม่เหล็กนีโอไดเมียมการเคลือบเช่นนิกเกิลสแตนเลสและ PTFE จะถูกนำไปใช้เพื่อการป้องกันและความทนทาน

ถาม: ความแข็งแรงของแม่เหล็กถาวรสามารถวัดได้อย่างไร?

ตอบ : ความแข็งแรงถูกวัดโดยใช้เครื่องมือเช่นเครื่องวัดเกาส์เครื่องวัดแม่เหล็กและตัวทดสอบดึงแต่ละวิธีที่มีวิธีการที่แตกต่างกันในการประเมินความเข้มของสนามแม่เหล็ก

ถาม: แม่เหล็กถาวรสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงได้หรือไม่?

ตอบ : ใช่ แต่มีเพียงบางประเภทเช่น Alnico และ Samarium Cobalt เท่านั้นที่สามารถจัดการอุณหภูมิสูงรักษาคุณสมบัติแม่เหล็กในสภาพอุตสาหกรรมที่ยากลำบาก