כיום, יישומים רבים של מגנטים מבוססים על העיקרון שכמו קטבים דוחים וקטבים מנוגדים מושכים וסופחים חומרים פרומגנטיים, כגון מכשירים מגנטיים שונים, מבני חיבור מגנטיים, ציוד הפרדה מגנטי, ציוד שידור מגנטי וכו'.
עבור יישומים מגנטיים, כולם מקדישים תשומת לב רבה למשיכת המגנטים. ניתן לחשב את כוח המשיכה של מגנט. ניתן להשתמש בנוסחה הבאה לעיון. עם זאת, יש לציין שתנאי ברירת המחדל של הנוסחה הם אידיאליים, כלומר, פיזור השדה המגנטי אחיד מאוד והחדירות המגנטית של האובייקט הנמשך גבוהה מאוד (חומרים מגנטיים חלשים כגון נירוסטה מסדרה 300 ועוד כמה סגסוגות ברזל אינן ישימות), העובי ושטח הספיחה מספיקים (הגדלת העובי וכוח השאיבה לא יגדל, כלומר, ללא קשר לדליפה מגנטית), גם כך הערך המחושב יכול לשמש רק כאסמכתא ולא ניתן משמש כחישוב מדויק.
F(N)=2*S(m²)*B(T)²/μ0
ביניהם, S מייצג את אזור הספיחה, B מייצג את צפיפות השטף המגנטי של מרווח האוויר, ו-μ0 היא החדירות המגנטית של האוויר החיובית (הוא קבוע, μ0=4π*10-7 ).
איך לשפר את המשיכה של מגנטים?
מהנוסחה נוכל לראות שהמשיכה של מגנט פרופורציונלית לאזור הספיחה ולצפיפות השטף של פער האוויר. ניתן לראות שהגדלת שטח הספיחה והגדלת צפיפות השטף של פער האוויר הן שתי הדרכים העיקריות לשיפור המשיכה של המגנט.
1. הגדל את אזור הספיחה
האובייקט שיימשך צריך לכסות לפחות את משטח הספיחה של המגנט, וניתן להגדיל את עובי האובייקט למשיכה אם התנאים מאפשרים זאת.
כאשר מגנט מושך לוחית ברזל:
ככל ששטח לוח הברזל גדול יותר, כוח היניקה בין המגנט ללוח הברזל גדול יותר; כאשר שטח הספיחה שווה לשטח המגנט, הנטייה של כוח היניקה לעלות תואט בהדרגה. כאשר לוח הברזל גדול מספיק, אפשר להגדיל את שטח לוח הברזל. עוצמת היניקה לא תשתפר;
כאשר שטח לוח הברזל זהה, כאשר עובי לוח הברזל דק, הגדלת עובי לוח הברזל יכולה להגביר את כוח היניקה. כאשר לוח הברזל עבה יותר, העלייה בכוח היניקה הנגרמת מהגדלת עובי לוח הברזל תתיישר בהדרגה עד שלא יחול שיפור.
2. הגדל את צפיפות השטף המגנטי של פער האוויר
כאשר אזור הספיחה S נשאר ללא שינוי, זוהי שיטה יעילה יותר להגביר את כוח היניקה על ידי הגדלת צפיפות השטף המגנטי של פער האוויר והפחתת דליפה מגנטית. מגנט רב-קוטבי יכול להפחית ביעילות דליפה מגנטית.
מתרשים הדמיית השדה המגנטי, אנו יכולים לראות כי לאחר שינוי המגנט למגנטיזציה דו-קוטבית, דליפת השטף המגנטי מצטמצמת באופן משמעותי, וחלק גדול מקווי השדה המגנטי יוצרים לולאת מעגל מגנטי סגור בתוך חתיכת הברזל הנספחת.
אם מספר הקטבים גדל עוד יותר ומוסיפים יריעה מוליכה מגנטית לתחתית המגנט, דליפת השטף המגנטי תפחת עוד יותר וכוח היניקה ישתפר עוד יותר.
מגמת העיצוב הנוכחית של חלקים מגנטיים היא למקסם את ניצול השדה המגנטי. באמצעות תכנון של מעגלים מגנטיים רב-קוטביים או מעגלים מגנטיים של הלבך, או בהנחיה של חומרים מסוימים בעלי חדירות מגנטית גבוהה, השדה המגנטי יכול לעבור דרך כמה שיותר מהאובייקט. משיכת חפצים יוצרת לולאה סגורה של המעגל המגנטי. יישומים אופייניים כוללים:
מגנטים מגומי מיועדים למגנטיזציה רב-מפלסית, חלקם דו-צדדיים רב-קוטביים, וחלקם רב-קוטביים חד-צדדיים. ביצועי המגנטים של מגנטים מגומיים נמוכים מאוד, אך לאחר תכנון מעגל מגנטי רב-קוטבי, השדה המגנטי מופץ בצפיפות על פני השטח. הדליפה המגנטית קטנה מאוד במהלך הספיחה, וכתוצאה מכך אפקט ספיחה טוב יותר;
מכשירים מגנטיים כגון אמצעי יניקה לדלת מונחים על ידי יריעות חדירות מגנטיות. בעת ספיחה, המעגל המגנטי כמעט נוצר מהאובייקט שיש לספוח. באופן זה, קצב הניצול של השדה המגנטי גבוה מאוד. החוויה האינטואיטיבית היא של מכשיר יניקה מגנטי קטן. (חלקם עדיין משתמשים בפריט), וכוח היניקה הוא עצום במגע ישיר.
העיצוב של חלקים מגנטיים אינו נפרד מהשיקול של מרחק הספיחה. הספיחה הנ"ל מבוססת על מגע ישיר. אם המרחק משתנה, כוח היניקה משתנה לעתים קרובות מאוד. האיור הבא מציג מספר אטרקציות מגנטיות מגנט בודד טיפוסיות. למכשירים ולרכיבים מגנטיים רב-קוטביים יש כלל דומה. ככל שיש יותר קטבים, כוח היניקה גדול יותר במרווח 0, אך ההנחתה הופכת ברורה יותר ככל שהמרווח גדל.
