מגנטים מסוג ניאודימיום – הדור החדש שימושים ליישומים צבאיים שדה מגנטי – שטפים במרחק וכוח אחיזה

שימושים ליישומים צבאיים – שדה מגנטי – שטפים במרחק וכוח אחיזה

מאת קמי בן-שם פלדשוה וחזי קורן, ט.מ.מ

1. הכרת המגנטים ושימושיהם

הדור החדש של המגנטים – Sintered NdFeB Magnet , או בשמם המוכר – מגנטים מסוג ניאודימיום, משמשים כיום בכל תעשיות ההי-טק, פרויקטים צבאיים ופרויקטים רפואיים.

תכונותיהם המיוחדות, מביאות לכך, שהשימוש במגנטים אלו גדל יותר ויותר ככל שמתגלים יתרונותיהם.

המגנטים הינם חסיני זמן, חסיני עוצמה, וחסינים בפני רעידות, שוק והלמים, ומתאימים לתנאי סביבה קשים ומיוחדים.

המגנטים משמשים במערכות סרוו, מערכות ראיה זעירות, רובוטים צבאיים, הצמדה מגנטית ללא מגע, אחיזה וניתוק מהיר להסוואה, שליית עצמים מהים,  ועוד.

המגנטים מגיעים עם ציפויים שונים, לצורכי רפואה, עמידה בקורוזיה, מבריקים ו/או שחורים למניעת הבזקים.

כמו"כ קיימים מגנטים במבנה מיוחד, הנקראים “Pot Magnets”  אשר מצד אחד כוח האחיזה שלהם גדל עד פי 18 בצד המגנט, ומצד שני הם לא מפריעים לרכיבי אלקטרוניקה, ציוד רגיש לשטפים, ומצפנים , מצידם האחורי.

2. שימושים אקזוטיים לתחום הצבאי

• חיווי מערכות וחיישנים סמויים ומוצפנים
• הפעלת הינע סמוי – סיבובי או חלקי
• מיקום ופולריזציה מגנט-חיישן
• נעילה/פתיחה של מנגנונים בתווך לא מגנטי
• יריעות ניאודימיום גמישות לציפוי משטחים

 3. מרחק וחוזק השדה המגנטי

בקרבת המגנט, החוזק המגנטי תלוי במבנה המגנט, ממדיו, נפחו, ופרופורציות הגיאומטריות שלו – עגול, מרובע, מלבן, טרפז, טבעתי, סגמנט, וכו'

כאשר מתרחקים מפני המגנט, נחלש השדה המגנטי לפי הכלל של  – אחד מחולק במרחק בשלישית –     

לדוגמא: אם מדובר במגנט קטן, השדה המגנטי במרחק של 20 מ"מ יהיה קטן בחצי בשלישית, כלומר 1/8 מחוזקו, במרחק של 10 מ"מ. 

4. המרחק והכוח המגנטי המופעל על מגנט

הכוח שגוף חש בשדה מגנטי תלוי ומותנה במדרג של שינוי השדה בהתאם למרחק, או שינוי השדה ביחידות אורך  – Rate to Range.

באופן פרדוקסאלי, בשדה מגנטי יחיד ויציב, שאינו משתנה לאורך המרחק, לא יופיעו כוחות נטו על הגוף (Gradient ).

הכוח שמרגיש מגנט שני בשדה מגנטי משתנה, יקטן לפי הכלל של ר=אחד מחולק במרחק ברביעית – 

אחת הסיבות מדוע מבנה וצורת המגנט חשובים, הינה מכיוון שצפיפות השטף על פני המגנט איננה אחידה, שונה משמעותית בקצוות לעומת המרכז, ולכן קצב השינוי איננו קבוע.  

5. המרחק והכוח המגנטי המופעל על גוף מתכתי:

במקרה ונדרש להפעיל כוח על גוף מתכתי בשדה מגנטי, עלינו להביא ראשית למצב מגנטי בעזרת השראות מגנטית.

ההשראה המגנטית הינה פרופורציונאלית לשדה המגנטי.

הכוח המופעל על גוף מתכתי שהתמגנט, יקטן בהתאם למרחק לפי הכלל של אחד לחלק במרחק בשביעית –               

Reference: 
IEEE Magnetic Society
CORNELL University Physics Department
ILLINOIS University Physics Department