Electroimanes vs Imanes Permanentes

Marzo 2, 2023

Cuando se trata del diseño de dispositivos y sistemas, los ingenieros enfrentan muchos desafíos. Una de las elecciones más complejas y vitales es decidir qué tipo de imán deben incorporar en su aplicación: ¿imanes permanentes o electroimanes?

En este artículo, analizaremos más de cerca tanto los imanes permanentes como los electroimanes, y brindaremos detalles para ayudarlo a determinar cuál es el más adecuado para su diseño.

¿Qué son los imanes permanentes?

Un imán permanente se define como cualquier material que conserva sus propiedades magnéticas en ausencia de un inducir campo o corriente. Se denominan "permanentes" ya que las propiedades magnéticas son generadas por la estructura del material.

Esta propiedad inherente permite una usabilidad diversa en varias industrias y productos, como:

Sensores y codificadores
Generadores
motores sin escobillas
Válvulas
Pestillos
actuadores
Transductores
líneas de luz
Confinamiento de plasma
Acoplamientos y Embragues
Imagen de resonancia magnética

Materiales de imán permanente

Hay disponible una amplia variedad de materiales magnéticos. Elegir el adecuado para respaldar su aplicación es esencial. La selección incorrecta daría como resultado un rendimiento deficiente del producto.

Dichos materiales pueden incluir:

Consideraciones y ventajas del imán permanente

Al elegir el imán adecuado para un producto o sistema basado en imanes, los fabricantes deben tener en cuenta los siguientes criterios:

Requisitos de diseño simplificados
El sistema requiere un campo magnético continuo, pero tiene acceso limitado a una fuente de energía continua, por lo que no es práctico tener una.
Requisitos de espacio limitados o restringidos
Punto de precio reducido
Acceso restringido o limitado
campos perdidos
Campo continuamente presente versus generación de campo bajo demanda

¿Qué son los electroimanes?

Los electroimanes generalmente consisten en alambre enrollado en una bobina. Una corriente a través del alambre crea un campo magnético que se concentra en el agujero en el centro de la bobina.

Estos son algunos ejemplos del soporte que puede requerir:

relés
Timbres y zumbadores eléctricos
Transformadores e inductores
Motores de inducción
Generadores
Cabezales de grabación en equipos de audio, video y almacenamiento de datos
Enfoque y desviación del haz
Confinamiento de plasma

El electroimán común en realidad se compone de dos componentes:

una bobina de cobre ti
asoft materiales magnéticos.

Los materiales magnéticos blandos son aquellos materiales que se magnetizan y desmagnetizan fácilmente y se utilizan principalmente para mejorar y/o canalizar el flujo producido por una corriente eléctrica. La bobina está fuertemente enrollada alrededor del material magnético blando, comúnmente conocido como núcleo.

Configuraciones de electroimanes

Los tipos de aplicaciones para materiales magnéticos blandos se dividen en dos categorías principales: CC (corriente continua) y CA (corriente alterna).

En las aplicaciones de CC, el material se magnetiza para realizar una operación y luego se desmagnetiza al finalizar la operación, por ejemplo, un electroimán en una grúa en un depósito de chatarra se encenderá para atraer la chatarra de acero y luego se apagará para dejar caer el acero. . Durante las aplicaciones de CA, el material se ciclará continuamente de magnetizado en una dirección a la otra, durante todo el período de funcionamiento, por ejemplo, un transformador de suministro de energía. Será deseable una alta permeabilidad para cada tipo de aplicación, pero la importancia de las otras propiedades varía.

Para las aplicaciones de CC, lo más probable es que la consideración principal para la selección del material sea la permeabilidad. Por ejemplo, este sería el caso en aplicaciones de blindaje donde el flujo debe canalizarse a través del material. Cuando el material se utiliza para generar un campo magnético o para crear una fuerza, la magnetización de saturación también puede ser significativa.

Para las aplicaciones de CA, la consideración importante es cuánta energía se pierde en el sistema a medida que el material circula alrededor de su ciclo de histéresis. La pérdida de energía puede tener su origen en tres fuentes diferentes:

Pérdida de histéresis, que está relacionada con el área contenida dentro del ciclo de histéresis
Pérdida por corrientes de Foucault, que está relacionada con la generación de corrientes eléctricas en el material magnético y las pérdidas resistivas asociadas
Pérdida anómala, que está relacionada con el movimiento de las paredes del dominio dentro del material.

Las pérdidas por histéresis pueden reducirse mediante la reducción de la coercitividad intrínseca, con la consiguiente reducción del área contenida dentro del bucle de histéresis. Las pérdidas por corrientes de Foucault pueden reducirse disminuyendo la conductividad eléctrica del material y laminándolo, lo que influye en la conductividad general y es importante debido a los efectos superficiales a frecuencias más altas. Finalmente, las pérdidas anómalas se pueden reducir al tener un material completamente homogéneo, dentro del cual no habrá obstáculos para el movimiento de las paredes del dominio.

Consideraciones y ventajas del electroimán

Los electroimanes pueden tener un papel integral en un sistema o producto magnético, por lo que elegir el adecuado puede relacionarse directamente con un mejor rendimiento e incluso con la vida útil del producto.

Algunas consideraciones al elegir un electroimán pueden incluir:

El tipo de material del núcleo.
Fuerza de la corriente que pasa por el núcleo.
Tamaño y forma del núcleo.
El número de vueltas que tiene el alambre en el núcleo.

En comparación con los imanes permanentes, los electroimanes pueden ofrecer muchas ventajas a los fabricantes de sistemas y productos magnéticos:

Intensidad de campo controlable dinámicamente

Se puede apagar (seguridad, reducir el consumo de energía)

Es factible lograr mayores fortalezas

El montaje del dispositivo es más seguro.

Los electroimanes no corren el riesgo de desmagnetizarse como lo hacen los imanes permanentes

Materiales de electroimán

Los materiales magnéticos blandos incluyen:

Aleaciones de hierro y silicio
Aleaciones amorfas y nanocristalinas
Aleaciones de níquel-hierro
Ferritas blandas

A diferencia de los imanes permanentes, los electroimanes no requieren materiales de tierras raras, pero en casos especiales, el material central único se puede agregar al electroimán si se requiere una salida de campo más alta.

Electroimanes versus imanes permanentes: ¿cuál necesita?

Si bien ambos proporcionan campos magnéticos que se pueden aprovechar de muchas maneras similares, es justo decir que las diferencias entre los imanes permanentes y los electroimanes pueden dar lugar a aplicaciones muy diferentes.

Quizás las diferencias más significativas entre los dos radican en sus campos magnéticos permanentes versus a pedido, el acceso a una fuente de energía y su vida útil. Si un imán permanente se desmagnetiza (lo que puede ocurrir como resultado de altas temperaturas), es esencialmente inutilizado y tendrá que ser reemplazado. Los electroimanes, por otro lado, no tienen ese riesgo y pueden encenderse y apagarse para proporcionar una mejor seguridad del producto y consumo de energía.

Al elegir entre los dos, es esencial discutir sus necesidades con el proveedor de imanes adecuado que pueda guiarlo a través de los beneficios de cada uno y ayudarlo a tomar la decisión correcta. Según los requisitos de su aplicación y las expectativas del proyecto, un experto en imanes puede ayudar a su empresa a tomar la decisión más eficiente.

Soluciones Dexter

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