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Por: Mauricio Borchardt Pedro Egerland
Imãs Permanentes Por: Mauricio Borchardt Pedro Egerland
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Materiais Magnéticos
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Materiais Magnéticos
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Materiais Magnéticos
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Materiais Magnéticos
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Materiais Magnéticos
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Materiais Magnéticos
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Materiais Magnéticos
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Materiais Magnéticos
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Materiais Magnéticos
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Materiais Magnéticos
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Materiais Magnéticos Duros
Pertencem a classe dos materiais ferromagnéticos. O termo Duro está associado a resposta magnética do material a um campo externo (difícil magnetização). Aplicações: Acionamentos Transdutores Automação e informática Medicina Geração e distribuição de energia
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Endurecimento mecânico
É realizado por meio da inclusão de partículas polarizadas no material a ser endurecido.
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Endurecimento mecânico
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Anisotropia de forma É o fato de que um material não amorfo tem o nivel de dificuldade de desmagnetização por um campo externo diferente de acordo como este incide sobre usa superfície.
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Anisotropia magneto cristalina
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Anisotropia magneto cristalina
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Magnetização de Saturação
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Imãs permanentes Aplicações: Motores elétricos Computadores
Aparelhos CD Automóveis Separadores magnéticos Mancais magnéticos
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Evolução dos imãs Materiais magnéticos naturais como a magnetita são conhecidos há cerca de anos. No século XX as melhorias ocorreram rapidamente, primeiro com o Alnico, uma liga de alumínio, níquel e cobalto.
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Evolução dos imãs O imã de ferrite surgiu em 1950, fabricado com ferro e óxidos de bário, tendo-se tornado muito popular; Em 1960 foi desenvolvido o primeiro ímã de terra rara, o samário-cobalto (SmCo5); Em 1983 surge o Neodímio Ferro Boro (Nd2Fe14B); Em 1990 foi descoberto o Samário Ferro Nitrogênio (Sm2Fe17N3), por um grupo de pesquisa europeu.
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Histórico de desenvolvimento dos Imãs
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Terras Raras
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Propriedades Magnéticas Intrínsecas
Fase Magnética Polarização 𝑱 𝒔 [T] Temperatura de Curie [℃] Campo Anisotrópico 𝑯 𝑨 [T] 𝐵𝑎 𝐹𝑒 12 𝑂 19 0,38 450 5 𝑆𝑚 𝐶𝑜 5 1,14 720 30 𝑆𝑚 2 𝐶𝑜 17 1,25 910 20 𝑁𝑑 2 𝐹𝑒 14 𝐵 1,60 312 14 𝑆𝑚 2 𝐹𝑒 17 𝐶 1,20 380 18 𝑆𝑚 2 𝐹𝑒 17 𝑁 3 1,54 470
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Curva de Desmagnetização
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Desmagnetização
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Desmagnetização
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Desmagnetização
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Desmagnetização
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Produto energético O elemento chave associado à evolução dos ímãs é o produto energético O produto energético de um ímã relaciona a energia armazenada em seu campo magnético ao seu tamanho.
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Produto energético
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Produto energético O produto energético dos ferrites chega a aproximadamente 40kJ/m3; Ímãs de terras raras chegam a atingir 400kJ/m3; O produto energético dos ímãs mais avançados tem dobrado a cada 12 anos.
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Produto de energia máximo (BH)
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Imã de Alnico (AlNiCo) Características:
Baixa resistência à desmagnetização Fácil de magnetizar e calibrar depois da montagem Excelente estabilidade a diferentes faixas de temperatura Alta resistência à corrosão Não necessita revestimento ou proteção especifica Capacidade de trabalho a altas temperaturas Permite geometrias mais complexas que os outros imãs
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Imã de Alnico (AlNiCo) Aplicações: Sensores Medidores de Energia
Medidores volumétricos e de vazão Motores Dispositivos de fixação
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Imã de Alnico (AlNiCo)
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Imã de Alnico (AlNiCo)
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Imã de Ferrite (𝐵𝑎 𝐹𝑒 12 𝑂 19 ) Características:
Boa resistência à desmagnetização Baixo custo Alta resistência à corrosão Boa estabilidade à temperatura Facilidade de magnetização
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Imã de Ferrite (𝐵𝑎 𝐹𝑒 12 𝑂 19 ) Aplicações: Alto-Falantes Motores
Separação magnética Dispositivos de fixação Movimentação de materiais Geradores Rotores
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Imã de Ferrite (𝐵𝑎 𝐹𝑒 12 𝑂 19 )
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Imã de SmCo Características: Alta resistência a desmagnetização
Excelente resistência a corrosão Alta estabilidade térmica (pode trabalhar a temperaturas de até 350°C)
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Imã de SmCo Aplicação: Motores Unidades compactas de alta energia
Microfones Sensores Aceleradores de partículas
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Imã de SmCo
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Imã de NdFeB São os imãs permanentes mais avançados atualmente.
Características: Apresenta melhor custo-benefício (custo por energia) Alta resistência a desmagnetização Razoável estabilidade a temperatura (temperatura de trabalho de 80°C a 180°C)
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Imã de NdFeB Aplicação: Motores de alta performace Motores de CC
Equipamentos de ressonância magnética Alto-Falantes Sensores Separação magnética Dispositivos de fixação
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Imã de NdFeB São produzidos a partir de óxidos e metais, moídos e sintetizados. Em função de sua alta oxidação é necessário o uso de revestimentos protetivos, metálicos como zinco e níquel ou epóxi.
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Imã de NdFeB
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Imã de NdFeB
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Imã de Nd Bonded São ímãs compostos por pós de NdFeB em base de Termoplásticos. Características: Boa resistência à corrosão Boa resistência ao lascamento Permite imantação multipolar Pode-se magnetizar toda a peça ou somente parte da mesma São materiais isotrópicos e podem ser magnetizados em qualquer direção
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Imã de Nd Bonded Aplicações: Motores CC Sensores
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Imã de Nd Bonded
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Circuitos magnéticos com imãs permanentes
Núcleo com enrolamento de N espiras
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Circuitos magnéticos com imãs permanentes
Ciclo de histerese
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Circuitos magnéticos com imãs permanentes
Curva de desmagnetização
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Circuitos magnéticos com imãs permanentes
O máximo produto BH para uma substância indica a máxima densidade de energia (J/m3) que é armazenada no ímã. A tabela abaixo apresenta os valores de Retentividade, coercitividade e BHmax de diversos tipos de ímãs permanentes.
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Ponto de operação de um imã permanente
Para determinar o ponto de operação do imã permanente devemos descobrir a equação da reta de cisalhamento; Consideremos um circuito magnetizado permanentemente, com um entreferro:
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Ponto de operação de um imã permanente
Aplicando-se a lei de Ampére a este circuito, teremos:
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Ponto de operação de um imã permanente
O fluxo magnético será igual, tanto no entreferro como no ímã, portanto : Considerando-se o efeito de espraiamento do fluxo no entreferro, podemos escrever:
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Ponto de operação de um imã permanente
Então obtemos a equação da reta de cisalhamento:
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