نیروی آهنربای یک طرفه را محاسبه کنید

هنگام طراحی آهنربا، شما می خواهید با استفاده از حداقل مواد ممکن، در منابع صرفه جویی کنید، در حالی که تا حد ممکن نیرویی را به جسم مورد نظر وارد کنید. برای محاسبه نیروی آهنربای یک طرفه، می توانید از COMSOL Multiphysics و ماژول AC/DC استفاده کنید.

آهنرباهای دائمی یک طرفه

به احتمال زیاد، شما چند آهنربا روی یخچال خود در خانه یا روی تخته وایت برد در دفتر خود دارید. این یکی از استفاده های رایج از آهنرباهای دائمی یک طرفه است، اما آنها همچنین در برنامه های پیشرفته تر مانند شتاب دهنده های ذرات ، دستگاه های تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) و شناور مغناطیسی (maglev) در قطارهای سرعت بالا استفاده می شوند. .

همانطور که می دانید، یک آهنربای معمولی دارای قطب شمال و جنوب است. میدان مغناطیسی آن از قطب شمال خود نشات می گیرد و به قطب جنوب متضاد منحنی می شود و آن را به یک دوقطبی مغناطیسی تبدیل می کند. از طرف دیگر، آهنرباهای یک طرفه، همانطور که در زیر نشان داده شده است، به نظر می رسد که در یک طرف یک قطب دارند.

نمودار توزیع شار آهنربای یخچال را نشان می دهد
توزیع شار آهنربای یخچال.

به دست آوردن رفتار شار یک طرفه

برای مدل‌سازی یک آهن‌ربای یک‌طرفه، می‌توانید دستورالعمل‌های مدل نمونه‌ای از آهن‌ربا و صفحه یک‌طرفه را دنبال کنید ، که از یک عبارت ریاضی استفاده می‌کند که داده‌های مربوط به «شارهای یک‌طرفه در ساختارهای مغناطیسی مسطح، استوانه‌ای، و کروی» را به کار می‌برد . IEEE _ روش دیگر، می‌توانید رفتار شار یک طرفه را با مرتب کردن آهن‌رباها به گونه‌ای مدل‌سازی کنید که میدان مغناطیسی خالص در یک طرف افزایش و از طرف دیگر لغو شود، همانطور که در بخش زیر نشان داده شده است.

محافظ مغناطیسی

برای محاسبه دقیق نیرو، باید جسمی را که آهنربا در کنار آن قرار دارد، مدل کنید. اما، مدل‌سازی کل وایت برد، یخچال یا آنچه که دارید به صورت سه بعدی از نظر محاسباتی پرهزینه خواهد بود. بنابراین، در عوض می‌توانید از شرایط مرزی محافظ مغناطیسی در ماژول AC/DC استفاده کنید .

نمودارهای پیکان چگالی شار مغناطیسی آهنرباهای دائمی یک طرفه. یک طرح با یک مدل ماده مغناطیسی (سمت چپ) و دیگری با یک مرز محافظ مغناطیسی (راست).

مدل سازی سپر مغناطیسی به عنوان یک صفحه به جای کل شی 3 بعدی باعث صرفه جویی در زمان می شود. یکی از مواد رایج مورد استفاده برای این منظور است-فلز، یک آلیاژ فلزی بسیار نفوذپذیر و انعطاف پذیر. شما می توانید خواص مواد مختلفی را به صفحه اختصاص دهید تا ببینید چگونه روی نتایج تأثیر می گذارد.

به عنوان مثال، برخی از برنامه ها از شما می خواهند که اثرات اشباع مغناطیسی را در نظر بگیرید. برای انجام این کار، می توانید صفحه را با استفاده از مواد مغناطیسی غیرخطی مدل سازی کنید. دستورالعمل های مربوط به این را می توان در مستندات مدل نیز یافت.

محاسبه شار مغناطیسی

اگر این مدل را با استفاده از ماژول AC/DC تنظیم و حل کنید، خواهید دید که نیروی تولید شده توسط آهنربای یک طرفه قابل توجه است.

نموداری که چگالی شار مغناطیسی روی آهنربا و جهت چگالی شار را نشان می دهد
چگالی شار مغناطیسی روی آهنربا و جهت چگالی شار مغناطیسی در مقطعی از هندسه رسم شده است. چگالی شار مغناطیسی در صفحه در مقیاس جداگانه نشان داده شده است.