Veldmagneten, ook wel permanente magneten genoemd, zijn essentiële onderdelen in allerlei toepassingen, van eenvoudige alledaagse apparaten tot complexe industriële machines. Kenmerkend voor deze magneten is dat ze ook zonder extern magnetisch veld hun magnetische eigenschappen behouden. In deze uitgebreide gids gaan we dieper in op de basisprincipes van veldmagneten, waarbij we hun soorten, eigenschappen, toepassingen en meer onder de loep nemen.
Soorten veldmagneten
Veldmagneten kunnen grofweg worden ingedeeld in twee hoofdcategorieën: ferromagnetisch en niet-ferromagnetisch.
1. Ferromagnetische veldmagneten
Ferromagnetische veldmagneten worden gemaakt van materialen die een sterk magnetisme vertonen, zelfs bij afwezigheid van een extern magnetisch veld. Deze materialen omvatten ijzer, nikkel, kobalt en hun legeringen. Ferromagnetische veldmagneten worden verder onderverdeeld in twee subcategorieën:
a. Alnico Magneten
Alnico magneten zijn gemaakt van een legering van aluminium, nikkel en kobalt, met sporen van andere elementen zoals koper, magnesium en titanium. Deze magneten staan bekend om hun hoge magnetische sterkte, goede temperatuurstabiliteit en weerstand tegen demagnetiseren. Alnico magneten worden vaak gebruikt in toepassingen zoals luidsprekers, motoren en magnetische sensoren.
b. Keramische of ferriet magneten
Keramische of ferrietmagneten zijn gemaakt van een mengsel van ijzeroxide en een of meer metaalelementen, zoals strontium, barium of lood. Deze magneten zijn relatief goedkoop en goed bestand tegen corrosie en demagnetiseren. Ze hebben echter over het algemeen een lagere magnetische sterkte en temperatuurstabiliteit in vergelijking met andere soorten veldmagneten. Keramische magneten worden vaak gebruikt in toepassingen zoals motoren, generatoren en transformatoren.
2. Niet-erromagnetische veldmagneten
Niet-ferromagnetische veldmagneten worden gemaakt van materialen die zwak of geen magnetisme vertonen bij afwezigheid van een extern magnetisch veld. Tot deze materialen behoren samarium, neodymium en zeldzame aardelementen. Niet-ferromagnetische veldmagneten worden verder onderverdeeld in twee subcategorieën:
a. Samariumkobalt (SmCo) magneten
Samariumkobaltmagneten (SmCo) zijn gemaakt van een legering van samarium en kobalt, met kleine hoeveelheden andere elementen zoals ijzer, koper en zirkonium. Deze magneten hebben een hoge magnetische sterkte, goede temperatuurstabiliteit en weerstand tegen demagnetiseren. SmCo magneten worden vaak gebruikt in hoogwaardige toepassingen zoals motoren, generatoren en magnetische sensoren.
b. Neodymium-ijzer-boor (NdFeB) magneten
Neodymium ijzer boor (NdFeB) magneten zijn gemaakt van een legering van neodymium, ijzer en boor, met sporen van andere elementen zoals kobalt, koper en zeldzame aardelementen. Deze magneten hebben de hoogste magnetische sterkte van alle permanente magneten, evenals een goede corrosiebestendigheid. NdFeB magneten worden veel gebruikt in toepassingen zoals motoren, generatoren, luidsprekers en magnetische separatoren.
Eigenschappen van veldmagneten
Inzicht in de eigenschappen van veldmagneten is cruciaal voor het kiezen van de juiste magneet voor een specifieke toepassing. Enkele van de belangrijkste eigenschappen om te overwegen zijn
1. Magnetische sterkte
Magnetische sterkte, ook bekend als magnetische veldsterkte of magnetisatie, is het vermogen van een magneet om andere magnetische materialen aan te trekken of af te stoten. Het wordt meestal gemeten in eenheden van Tesla (T) of Gauss (G). De magnetische sterkte van een veldmagneet hangt af van het materiaal waarvan hij is gemaakt en de specifieke samenstelling ervan. Over het algemeen hebben ferromagnetische materialen een lagere magnetische sterkte dan niet-ferromagnetische materialen.
2. Coërciviteit
Coërciviteit is de maat voor de weerstand van een magneet tegen demagnetiseren wanneer deze wordt blootgesteld aan een tegengesteld magnetisch veld. Het wordt uitgedrukt in eenheden van Oersted (Oe) of Ampère per meter (A/m). Hogere coërciviteitswaarden geven aan dat een magneet beter bestand is tegen demagnetiseren. Niet-ferromagnetische materialen, zoals neodymium en samariumkobalt, hebben doorgaans hogere coërciviteitswaarden dan ferromagnetische materialen.
3. Remanentie
Remanentie, ook bekend als restmagnetisme, is de maat voor het vermogen van een magneet om zijn magnetische eigenschappen te behouden na blootstelling aan een demagnetiserende kracht. Het wordt uitgedrukt als de verhouding tussen de restfluxdichtheid van de magneet en de verzadigingsfluxdichtheid. Materialen met hogere remanentiewaarden behouden hun magnetisme beter wanneer ze worden blootgesteld aan demagnetiserende krachten.
4. Curietemperatuur
De Curietemperatuur of Curiepunt is de temperatuur waarbij de magnetische eigenschappen van een magneet beginnen af te nemen als gevolg van thermische effecten. Boven de Curietemperatuur verliest een magneet zijn magnetisme volledig. De Curietemperatuur varieert afhankelijk van de materiaalsamenstelling van de magneet. Ferromagnetische materialen hebben over het algemeen een lagere Curietemperatuur dan niet-ferromagnetische materialen.
5. Magnetische permeabiliteit
Magnetische permeabiliteit is een maat voor het vermogen van een materiaal om de vorming van magnetische velden in het materiaal te ondersteunen. Het is de verhouding tussen de magnetische veldsterkte binnen het materiaal en de toegepaste magnetische veldsterkte. Materialen met een hoge magnetische permeabiliteit, zoals ferromagnetische materialen, ondersteunen de vorming van sterke magnetische velden en worden vaak gebruikt in toepassingen waar een hoge magnetische veldsterkte vereist is.
Toepassingen van veldmagneten
Veldmagneten worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen in diverse industrieën vanwege hun unieke magnetische eigenschappen. Enkele veelvoorkomende toepassingen zijn:
1. Elektrische en elektronische onderdelen
Veldmagneten zijn essentiële onderdelen van veel elektrische en elektronische apparaten, zoals motoren, generatoren, transformatoren, luidsprekers en harde schijven. Ze worden gebruikt om magnetische velden te creëren die elektrische energie kunnen omzetten in mechanische energie of omgekeerd, en om gegevens op te slaan en op te halen.
2. Medische apparatuur
Veldmagneten worden ook veel gebruikt in medische apparatuur, zoals MRI-machines (Magnetic Resonance Imaging), die krachtige magnetische velden gebruiken om gedetailleerde beelden van het menselijk lichaam te maken. Andere medische toepassingen zijn magnetische therapieapparaten en implanteerbare medische apparaten die voor hun werking afhankelijk zijn van magnetische velden.
3. Industriële toepassingen
In industriële omgevingen worden veldmagneten gebruikt in een verscheidenheid van toepassingen, met inbegrip van materiële behandeling, sortering, en scheiding. Zo worden krachtige zeldzame-aardmagneten vaak gebruikt in recyclingbedrijven om ferro- en non-ferrometalen van afvalstromen te scheiden. Magneten worden ook gebruikt in diverse productieprocessen, zoals magnetisch ondersteunde bewerking en assemblage.
4. Consumentenproducten
Veldmagneten zijn ook te vinden in allerlei consumentenproducten, zoals koelkastmagneten, magnetische sluitingen en magnetisch speelgoed. Ze worden ook gebruikt in verschillende soorten sensoren, zoals nabijheidssensoren en magnetische schakelaars, die vaak voorkomen in domoticasystemen en beveiligingssystemen.
Conclusie
Veldmagneten, of permanente magneten, zijn vanwege hun unieke magnetische eigenschappen essentiële onderdelen in allerlei toepassingen. Inzicht in de verschillende soorten veldmagneten, hun eigenschappen en hun toepassingen is cruciaal voor het kiezen van de juiste magneet voor een specifieke toepassing. Ferromagnetische en niet-ferromagnetische veldmagneten zijn de twee hoofdcategorieën veldmagneten, waarbij elke categorie zijn eigen subcategorieën en eigenschappen heeft. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, zal de vraag naar hoogwaardige veldmagneten waarschijnlijk toenemen, wat zal leiden tot meer onderzoek en ontwikkeling op dit fascinerende gebied.
FAQs
1. Waar zijn veldmagneten van gemaakt?
Veldmagneten, ook wel permanente magneten genoemd, zijn gemaakt van materialen die sterke magnetische eigenschappen vertonen, zelfs bij afwezigheid van een extern magnetisch veld. Deze materialen kunnen worden ingedeeld in twee hoofdcategorieën: ferromagnetisch en niet-ferromagnetisch. Tot de ferromagnetische materialen behoren ijzer, nikkel en kobalt, terwijl tot de niet-ferromagnetische materialen zeldzame aardelementen zoals samarium en neodymium behoren.
2. Wat is het verschil tussen ferromagnetische en niet-ferromagnetische veldmagneten?
Ferromagnetische veldmagneten worden gemaakt van materialen die een sterk magnetisme vertonen, zelfs bij afwezigheid van een extern magnetisch veld. Deze materialen zijn onder andere ijzer, nikkel en kobalt. Niet-ferromagnetische veldmagneten daarentegen zijn gemaakt van materialen die zwak of geen magnetisme vertonen bij afwezigheid van een extern magnetisch veld. Tot deze materialen behoren zeldzame aardelementen zoals samarium en neodymium.
3. Wat zijn de eigenschappen van veldmagneten?
De eigenschappen van veldmagneten die belangrijk zijn om te overwegen bij het kiezen van een magneet voor een specifieke toepassing zijn onder andere magnetische sterkte, coërciviteit, remanentie, Curietemperatuur en magnetische permeabiliteit.
4. Wat zijn enkele veelvoorkomende toepassingen van veldmagneten?
Veldmagneten worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen in verschillende industrieën, waaronder elektrische en elektronische onderdelen, medische apparatuur, industriële toepassingen en consumentenproducten. Enkele voorbeelden zijn motoren, generatoren, transformatoren, luidsprekers, MRI-machines (Magnetic Resonance Imaging), materiaalverwerkingsapparatuur en magnetische sensoren.
5. Hoe kies je de juiste veldmagneet voor een specifieke toepassing?
Het kiezen van de juiste veldmagneet voor een specifieke toepassing vereist inzicht in de eigenschappen van verschillende soorten magneten en hun specifieke eigenschappen. Belangrijke factoren om rekening mee te houden zijn het beoogde gebruik van de magneet, de vereiste magnetische sterkte, de bedrijfstemperatuur, de omgeving waarin de magneet gebruikt gaat worden en de kosten. Overleg met een magneetexpert of -leverancier kan ook nuttig zijn bij het selecteren van de beste magneet voor een specifieke toepassing.