المغناطيسات الدائمة هي مواد يمكنها الحفاظ على مجال مغناطيسي بمرور الوقت دون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي. وهي تستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات والتطبيقات اليومية نظراً لقدرتها على إنتاج مجالات مغناطيسية ثابتة.
مقدمة
بوجه عام، المغناطيس هو أي مادة يمكنها جذب الأجسام المغناطيسية الحديدية. وتشمل هذه الأجسام المغناطيسية الحديدية الحديد والنيكل والكوبالت وغيرها الكثير. يولد المغناطيس مجالات مغناطيسية تجذب الأجسام المغناطيسية الحديدية. على الرغم من أن المجالات المغناطيسية غير مرئية للعين المجردة، إلا أنه يمكن اكتشافها من خلال القوة المغناطيسية التي تولدها.
المغناطيس الدائم عبارة عن أجسام مصنوعة من مواد ممغنطة. لا يمكن إزالة مغناطيسيتها بسهولة ويمكنها توليد مجالات مغناطيسية. يمكن العثور على المغناطيس الدائم في كل مكان حولنا. وهي تأتي في أنواع عديدة وتستخدم في مجموعة كبيرة من التطبيقات.
أنواع المغناطيسات الدائمة
عادةً ما يتم تصنيف المغناطيسات الدائمة بناءً على المواد أو الطرق التي تُصنع منها. تشمل الأنواع الأربعة الأكثر شيوعًا من المغناطيسات ما يلي: مغناطيس البورون الحديدي النيوديميوم الحديدي (NdFeB)، المعروف بخصائصه المغناطيسية القوية؛ ومغناطيس الكوبالت الساماريوم (SmCo)، المعروف بمقاومته للحرارة العالية والتآكل؛ ومغناطيس النيكو (Alnico)، الذي يتمتع بثبات مغناطيسي ممتاز؛ ومغناطيس الفريت (الفريت)، وهو فعال من حيث التكلفة ويستخدم على نطاق واسع في التطبيقات اليومية.
-- مغناطيسات الفريت
يُطلق على مغناطيس الفريت أيضاً مغناطيس السيراميك. وعادة ما يكون مصنوعًا من أكسيد الحديد الممزوج بكربونات الباريوم أو كربونات السترونتيوم. وتتمثل ميزة هذا المغناطيس في أن تصنيعه أرخص من معظم أنواع المغناطيس الأخرى لأن المواد اللازمة لصنعه ليست باهظة الثمن. هذا المغناطيس هش إلى حد ما وله قوة مغناطيسية منخفضة. ومع ذلك، فهو شديد المقاومة للتآكل. يتوفر مغناطيس الفريت في الدرجات 1 و5 و8. كل درجة لها قوة مغناطيسية مختلفة.
- مغناطيسات ألنيكو
كما يوحي الاسم، يتكون هذا المغناطيس الدائم من الألومنيوم (Al) والنيكل (Ni) والكوبالت (Co). ومع ذلك، عند إنتاج مغناطيس النيكو، تتم إضافة كميات صغيرة من العناصر الأخرى لتحسين خصائصه. وهو شديد المقاومة للتآكل ويظل ثابتاً حتى في درجات الحرارة العالية. يُصنع هذا المغناطيس الدائم باستخدام عملية التلبيد والصب. تمنح عملية التلبيد مغناطيس النيكو قوة ميكانيكية عالية للغاية.
- مغناطيسات الكوبالت السماريوم
تُصنع مغناطيسات السماريوم كوبالت الدائمة من مادة مغناطيس السماريوم كوبالت الدائمة الأرضية النادرة. هذا المغناطيس شديد المقاومة للتآكل ويمكنه تحمل درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية. وله قدرة إكراه عالية وغالباً ما يستخدم في المنتجات عالية الطاقة. وعلى الرغم من ذلك، فإن هذا المغناطيس الدائم باهظ الثمن وهش. لذلك، نادرًا ما يستخدم إلا في المعدات المستخدمة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.
- مغناطيسات النيوديميوم
على الرغم من أنها تشبه مغناطيسات SmCo، إلا أن مغناطيسات النيوديميوم لديها مقاومة ضعيفة للتآكل (ما لم تكن مغلفة). كما أنها تتميز بمقاومة أقل لدرجات الحرارة وقوة ميكانيكية تصل إلى 50MGOe. المواد المستخدمة لإنتاج هذه المغناطيسات باهظة الثمن. ولذلك، فإن استخدامها انتقائي بشكل أساسي.
أنواع المغناطيسات الدائمة
نيوديميوم حديد البورون النيوديميوم (NdFeB أو مغناطيسات نيو)
التركيبة: النيوديميوم والحديد والبورون.
القوة: قوي للغاية (أقوى مغناطيس دائم متوفر).
الإيجابيات: قوة مغناطيسية عالية، حجم صغير الحجم.
السلبيات: هشّ، وعرضة للتآكل (غالبًا ما يكون مطليًا)، ويفقد قوته في درجات الحرارة العالية.
الاستخدامات:
محركات الأقراص الصلبة
محركات السيارات الكهربائية
سماعات الرأس ومكبرات الصوت
توربينات الرياح
كوبالت السماريوم (SmCo)
التركيب: السماريوم والكوبالت.
القوة: قوية جداً، وإن كانت أقل من النيوديميوم.
الإيجابيات: مقاومة درجات الحرارة العالية، مقاومة للتآكل.
السلبيات: غالية الثمن، هشة.
الاستخدامات:
تطبيقات الفضاء الجوي
الأنظمة العسكرية
المحركات ذات درجة الحرارة العالية
الأجهزة الطبية
ألنيكو
التركيبة: الألومنيوم، والنيكل، والنيكل، والكوبالت، والحديد.
القوة: معتدلة.
الإيجابيات: ثبات في درجات الحرارة العالية، متين.
السلبيات: يسهل إزالة مغناطيسها بسهولة مقارنةً بالمغناطيسات الأرضية النادرة.
الاستخدامات:
التقاطات الجيتار
الميكروفونات
المستشعرات
المحركات والمولدات
مغناطيسات سيراميك أو فريت
التركيبة: أكسيد الحديد وكربونات السترونتيوم أو الباريوم.
القوة: أضعف من المغناطيسات الأرضية النادرة.
الإيجابيات: غير مكلفة، ومقاومة للتآكل، وثبات جيد في درجات الحرارة.
السلبيات: هش، قوة مغناطيسية منخفضة.
الاستخدامات:
مغناطيس الثلاجة
مكبرات الصوت
فواصل مغناطيسية
المحركات الصغيرة
