这里有一个令人惊讶的事实:单独的裸磁体是一个弱器件。将同一块磁体放入钢制外壳中,它的吸力会增强数倍。磁体本身没有改变——改变的是它周围的磁路。本文解释了这一技巧背后的两个概念:磁导率和磁阻。
磁导率:磁通流动的难易程度
把磁通——即磁性的流动——想象成水。磁导率就是材料让这种流动通过的难易程度:
- 空气:很差——其磁导率为1,是所有材料中最低的。
- 软钢:磁通的高速公路,比空气好数百到数千倍。
- 烧结钕铁硼:仅比空气稍好——磁体产生磁通,但并不能很好地传导磁通。
磁阻:磁阻力的体现
磁阻是阻碍磁通流动的因素——相当于磁学中的电阻。长路径、窄横截面和气隙都会增加磁阻。而磁通总是选择最容易通过的路径。
气隙问题
空气的磁导率是所有材料中最低的,因此气隙纯粹是阻力。仅1毫米的气隙所产生的阻力可能相当于1米长的钢。这就是为什么当磁体离开钢表面时,保持力会瞬间消失——微小的间隙增加了巨大的磁阻,大部分磁通不再做有用功。
这也解释了为什么磁体常配有钢制返回路径——如罐形磁体、电机外壳、钢支架:钢为磁通提供了容易的回路,从而使更多的磁通做有用功。
实用规则
- 保持配合表面平整且完全接触——每消除一毫米间隙所带来的吸力提升,都胜过任何牌号升级。
- 在需要磁通通过的地方放置钢;避免非磁性不锈钢(如304)进入磁通路径。
- 注意可能从工作气隙中窃取磁通的小型钢桥。