電磁鐵與永磁體

電磁鐵和永磁體都已廣泛用于許多應(yīng)用中。永磁體已應(yīng)用于硬盤驅(qū)動(dòng)器、車輛和磁鉤。線圈等電磁鐵最常用于變壓器和各種醫(yī)療設(shè)備。在某些應(yīng)用中，電磁鐵和永磁體已一起使用。電磁鐵和永磁體之間的主要區(qū)別是什么?我們?nèi)绾螢槲覀兊膽?yīng)用選擇合適的?

永磁體由強(qiáng)磁性硬質(zhì)材料制成，在不受外界刺激的情況下可以保持其磁性。由于釹鐵硼等材料的強(qiáng)磁性，永磁體是一種完美的選擇，可以產(chǎn)生一致的強(qiáng)大力量來(lái)吸引近距離的其他物體。當(dāng)兩個(gè)磁鐵粘在一起時(shí)，兩個(gè) 8cm 釹鐵硼立方體磁鐵之間的力可以輕松達(dá)到 5K 牛頓。在許多應(yīng)用中，例如磁鉤，永磁體可以提供長(zhǎng)時(shí)間的抓取力，而無(wú)需任何額外的能量輸入。

另一方面，永磁體的缺點(diǎn)也是由它的材料特性造成的。由于這些磁鐵保持其磁性，因此當(dāng)它們的相對(duì)位置固定時(shí)，它們永遠(yuǎn)無(wú)法關(guān)閉或控制力。這使得它們難以應(yīng)用于需要變化力的應(yīng)用。永磁體的力對(duì)于長(zhǎng)距離變得無(wú)效，因?yàn)榱﹄S著距離立方而衰減。人們可能會(huì)注意到，當(dāng)距離從 0cm 增加到 10cm 時(shí)，兩個(gè) 8cm NdFeB 磁鐵之間的力從 5k 迅速下降到 100 牛頓。最后，永久磁場(chǎng)只能在一定溫度以下產(chǎn)生，因此它們不適合熱器件應(yīng)用。

電磁鐵就像永磁體的反面一樣。磁場(chǎng)是由流過(guò)螺線管的電流產(chǎn)生的。線圈的磁性取決于流過(guò)導(dǎo)線的電流。由于這一特性，電磁鐵是需要快速變化磁場(chǎng)或精確控制磁場(chǎng)的應(yīng)用中最常用的類型。一個(gè)例子是在 MRI 中，通常需要在空間中的特定位置創(chuàng)建精確的場(chǎng)/場(chǎng)梯度，通過(guò)改變不同線圈中的電流，可以輕松實(shí)現(xiàn)空間磁場(chǎng)的精確控制，而這幾乎是不可能的通過(guò)使用永磁體來(lái)獲得相同的結(jié)果。通過(guò)使用不同的電流輸入，可以通過(guò)線圈創(chuàng)建復(fù)雜且實(shí)時(shí)變化的磁場(chǎng)排列。

電磁鐵的主要缺點(diǎn)在于能量傳輸方面。雖然永磁體是預(yù)先磁化的，并且在應(yīng)用過(guò)程中不需要能量輸入，但電磁體需要一個(gè)恒流源。與永磁體相比，這種特性使得電磁體在近距離產(chǎn)生強(qiáng)磁力的效率要低得多。由于與電流源干擾和加熱相關(guān)的變量不同，與永磁體相比，電磁體在設(shè)計(jì)和維護(hù)方面需要更加小心，以保持高精度的磁場(chǎng)輸出。