مقدمه
آهنرباي دائم به اختصار PM1 خوانده مي‌شود و قطعه‌اي از فولاد سخت و يا ديگر مواد مغناطيسي که تحت اثر ميدانهاي شديد ، مغناطيس شده و اين اثر را براي مدت طولاني در خود حفظ مي‌کنند. اثر آهنربايي اولين بار ، روي قطعه‌هايي از سنگ معدن آهن ، به نام آهنرباي طبيعي يا معدني در طبيعت مشاهده شد و ديدند که قطعات آهن را به خود جذب مي‌کند.
بعدا دريافتند که چنانچه قطعه درازي از اين سنگ آهن مغناطيسي معدن را ، بطور معلق در هوا نگهدارند اين قطعه دراز خود را در امتدادي قرار مي‌دهد که يک انتهايش به طرف قطب شمال زمين قرار دارد و اين انتهاي ميله آهن مغناطيس دار را قطب شمال و سر ديگر آن را قطب جنوب ناميدند. چنين قطعه سنگ معدن آهن ، آهنرباي ميله‌اي ناميده شد.
نظريه اول آهنربايي
هر آهنربا از تعدادي ذره آهنربايي تشکيل شده است. وقتي يک قطعه آهن ، آهنربا نيست، ذرات آهنربايي بطور پراکنده و دلخواه داخل آن قرار دارند و وقتي ذرات داخل آهن در امتدادي منظم قرار گيرند، اثرات مغناطيسي آنها باهم جمع شده و آن آهن ، آهنربا مي‌شود.
نظريه دوم آهنربايي
خاصيت آهنربايي به الکترونها وابسته است. الکترون داراي يک نيروي دوار در اطراف خود مي‌باشد و وقتي مدارهاي الکترونها در امتداد ميله آهن طوري قرار گيرند که دايره‌هاي نيرو با يکديگر جمع شوند، ميله آهني ، آهنربا مي‌شود. در طبيعت از نقطه نظر تغييرات چگالي فلوي مغناطيسي (B) بر حسب جريان (I) مي‌توان مواد را به دو دسته تقسيم نمود:
1. مواد غير مغناطيسي: از اين مواد مي‌توان پلاستيک و ميکا و عايقهاي جريان الکتريکي را نام برد. در اين مواد ، نفوذ پذيري مغناطيسي عددي ثابت است و مقدار آن را µ?= 4?×10-7 فرض مي‌کنيم.
2. مواد مغناطيسي: مواد مغناطيسي که به مواد فرومغناطيسي نيز معروفند جزء گروه آهن به شمار مي‌روند. در اين مواد با جريان مفروض I چگالي شار (B) افزونتري نسبت به فضاي آزاد شکل مي‌گيرد و منحني B-I اين مواد غير خطي است. مواد مغناطيسي خود به دو گروه تقسيم بندي مي‌شوند:
* مواد فرومغناطيسي نرم: که آنها خطي کردن تغييرات B بر حسب I (منحني B-I) امکان پذير است، از تقريب خوبي برخوردار مي‌باشد و در اين مواد ، B بخاطر I حاصل مي‌شود.
* مواد فرومغناطيسي سخت: که از اينگونه مواد براي ساخت مغناطيس دائم استفاده مي‌شود. در اين مواد B بخاطر دو عامل جريان (I) و خاصيت مغناطيس شوندگي ماده (M) بروزمي کند. اين مواد در اثر ميدانهاي شديد ، مغناطيس شده و اين اثر را تا مدت طولاني خود حفظ مي‌کنند.
مواد مغناطيسي براي مقاصد خاص نيز ساخته مي‌شوند، بطوري که طي سي سال گذشته چند ماده مغناطيسي جديد ساخته شده که مشخصات لازم براي ايجاد يک آهنرباي دائم خوب را دارا هستند. آهنرباي دائم خوب ، از ماده‌اي است که تا حد امکان شار باقيمانده (يا چگالي شار باقيمانده) بزرگي داشته باشند. عمده اين مواد فريتها (مواد مغناطيسي سراميکي) و مواد مغناطيسي خاک کمياب هستند.
انواع آهنرباي دائم
سه نوع آهنرباي دائم که داراي کاربرد فراوان هستند به شرح زيرند:
آهنرباي آلنيکو
آلنيکو از ابتداي نام سه عنصر آلومينيوم ، نيکل و کبالت گرفته شده است. اين آلياژ که عمدتا از فلزات آهن و آلومينيوم و نيکل و کبالت ساخته مي‌شود، قابليت پذيرش نيروي مغناطيسي بالايي و به منظور ساختن آهنرباي دائم بلندگوها و لامپهايي با حوزه مغناطيسي و در سروموتورهاي DC2 پيشرفته استفاده مي‌شود.
معمولا در آخر اسم "آلنيکو" حرفي اضافه مي‌گردد که مشخص کننده قدرت آهنربا است. فرضا "آلنيکوv" قويترين آهنرباي دائم نسبت به "آلنيکوها" است و معمولا آهنرباي "آلنيکو" را به صورت طولي مغناطيس مي‌کنند و سپس مورد استفاده قرار مي‌دهند. منظور از مغناطيس کردن طولي اين است که دو قطب S و N در طول جسم قرار مي‌گيرند.
آهنرباي فريت
اين آهنربا را آهنرباي سراميک نيز مي‌نامند. اين آهنرباي دائم از ترکيب مواد ذوب شده نوعي چيني و پودر ماده مغناطيسي ساخته مي‌شود. اين آهنربا چون پودر پس ماند مغناطيسي و نيروي خنثي کننده زيادي دارد، آن را به صورت عرضي مغناطيسي مي‌کنند. منظور از مغناطيس کردن عرضي ، قرار گرفتن دو قطب S و N در عرض جسم است و چون چگالي شار (B) اين آهنرباي دائم کم است براي جبران چگالي شار زياد، آن را دراز مي سازند.
چون هزينه ساخت اين آهنربا کم بوده و مواد اوليه آن به ارزاني قابل تهيه است، بطور گسترده مورد استفاده قرار مي‌گيرد. نامگذاري آهنرباي فريت با توجه به نوع عنصري که در ساخت آهنربا از آن استفاده شده است صورت مي‌گيرد. مثل فريت استرونيتام و يا فريت باريم.
آهنرباي سارماريوم - کبالت
عنصر اصلي اين آهنرباي دائم عنصر ساماريوم با علامت اختصاري Sm و عدد اتمي 62 است. چون اين آهنرباي کمياب (به دليل عنصر تشکيل دهنده کمياب ساماريوم) داراي پس ماند مغناطيسي و خنثي کننده خيلي زيادي است، به همين دليل مي‌تواند شدتي به مراتب بزرگتر از آهنرباي دائم معمولي داشته باشد. به عنوان مثال در يک طول و مساحت برابر ، چگالي شار (B) اين آهنربا دو برابر آهنرباي سراميک است.
هزينه توليد اين آهنربا قابل ملاحظه است و به همين دليل آن را کم قطر مي‌سازند. چون شدت مغناطيسي اين آهنربا بالا است، لذا از چنين آهنربايي که در ابعاد کوچک و وزن کمتر شدت مغناطيسي خوبي دارد در ساعتهاي الکترونيکي و لامپهاي ماگنترون و تجهيزات نظامي و سروموتورها هواپيما استفاده مي‌کنند. به اين ترتيب روز به روز دامنه کاربرد اين آهنربا رو به افزايش است.
منبع: http://atwis.com
/س