Manyetik Alanı Engellemek

0
2844

Bir mıknatısın dış kuvvetlerden nasıl korunabileceğini hiç merak ettiniz mi? Manyetik alan bloke edilerek mıknatısın sadece bir tarafının çekmesi veya itmesi sağlanabilir mi? Hassas bir cihazın manyetik alanlardan korunması mı gerekiyor?

Manyetik Kalkan Nedir?

İlk olarak, önemli bir noktayı açıklığa kavuşturmamız lazım: manyetik kalkan, bir manyetik alanı bloke etmez. Hiçbir malzeme, mıknatısın kuzey kutbu’ndan güney kutbuna manyetik akının akış çizgilerini durduramaz. Buna karşın biz, bu manyetik alanı yeniden yönlendirelebiliriz.

Aşağıdaki resimlerden, mıknatısın bir kutbundan diğerine geçen akış çizgilerini takip edin. Birinci resimde, boş uzaydaki bir mıknatısın manyetik alan çizgilerinin akışı gösterilmektedir. İkinci resimde ise bir çelik duvara yaklaştırılan mıknatıs gözükmektedir. Çelik duvar, manyetik alanın akı çizgilerinin devam etmesi için “daha kolay” bir yol sağlamıştır. Bu akı çizgileri, mıknatısın kuzey kutbundan dışarı atlayarak yakındaki çelik üzerinden geçer ve yine hava yoluyla mıknatısın diğer kutbuna geri döner. Üçüncü resimde, bir çelik muhafaza sayesinde alanın her iki tarafından bir yol sağlanarak ortamın manyetik gücünün azalması ve yönlenmesi sağlanmıştır.manyetik-kalkan

Hangi Malzemelerde İşe Yarar?

Bu soruya hemen bir kısa cevap verelim: Herhangi ferromanyetik metalde işe yaramaktadır. Çoğu çelikler ferromanyetik metaldir ve yeniden yönlendirme kalkanı (koruması) için kullanışlıdır. Çelikler çoğu sektör için yaygın olarak kullanılır, çünkü ucuz ve kolay bulunabilirler. Bazı paslanmaz çeliklerin, özellikle 300 serisi çeşitleri için ferromanyetik özelliğinin olmadığına dikkat etmelisiniz!

Manyetik Kalkan Ne Kadar Kalın Olmalıdır?

Bunun cevabı aslında birçok faktöre bağlı olacaktır. Koruyacağınız manyetik alanın büyüklüğü ve doğası nedir? Onu neyden koruyacaksınız? Mıknatısı korumak mantıklı mı veya manyetik olarak hassas cihaz var mı? Kalkanınız mükemmel bir küre mi, kapalı bir silindir mi, yoksa başka bir şekli mi var?

manyetik-alani-engellemekKalkanın kalınlığı bir noktaya kadar önemlidir. Kalkan çok ince olduğunda, “doymuş” hale gelir ve daha fazla manyetik akı çizgisini tutamaz. Mümkün olduğunca fazla miktarda akı tutmak için yeterince kalın olmasını isteriz. Bununla birlikte, belirli bir sınıra eriştiğinizde, çelik kalınlığını arttırmak size daha iyi bir koruma yapacağı anlamına gelmemektedir.

Doygunluğun bir sorun olduğu bazı durumlar için çok katmanlı materyal kullanmanızı tavsiye ederim.

Çelik duvar kalınlığının değiştiği üsteki animasyona bakın! Kritik bir kalınlığın altına düştüğünde, malzeme doymuş hale gelir. Artık daha fazla akı hattını tutamaz. Bu noktada akı, en uzak taraftan dışarı doğru fırlar ve havada dolaşır.

Peki ya diğer metaller? Daha gösterişli bir kalkan malzemeye ihtiyacım yok mu?

Evet, manyetik kalkan için özel olarak yapılmış bazı özel malzemeler var. Bunlardan en önemlisi MuMetal, yani MILSPEC 14411C olarak tanımlanmış bir endüstriyel referans malzemedir. Manyetik kalkan malzemeleri sağlayan şirketler tipik olarak MuMetal ve bazı diğer tescilli alaşımların bir versiyonunu sunar. Bunların birçoğu, karışımı %50 veya %80 oranında olan yüksek nikel içeriğine sahiptir.

Özel manyetik koruyucu malzemeler genellikle daha yüksek bağıl geçirgenlik, daha düşük doyma noktasına sahiptir.

Geçirgenlik, uygulanan bir manyetik alana lineer olarak cevap veren bir malzemenin mıknatıslanma derecesidir. Koruma için geçirgenlik, boş alanın geçirgenliği ile bölünmesi sonucu elde edilen bir sabittir. Daha pratik açıdan geçirgenlik, bir maddenin manyetik akıyı emme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Sayı ne kadar yüksek olursa, kalkan da o kadar iyi olur.

Düşük karbonlu çeliklerin geçirgenliği 1000 – 3000 arasında iken, MuMetal’in değeri 300.000 – 400.000 arasında değişebilir.

The saturation point is the flux density at which the material can not contain any more magnetic flux. Steel saturates around 22,000 Gauss, while MuMetal saturates at about 8,000 Gauss.

Doyma noktası ise, malzemenin artık daha fazla manyetik akıyı barındıramayacağı akı yoğunluğudur. MuMetal yaklaşık 8.000 Gauss’da doyarken, çelik yaklaşık 22.000 Gauss’da doymaktadır.

Daha düşük akı yoğunluğundaki alanlarda, bu tür yüksek geçirgenlikli malzemeler daha fazla zayıflatma sağlar. Yüksek alan yoğunluklarında, MuMetal doymuş hale gelir ve etkinliğini kaybeder. Bu durumlarda, çelik iyi bir zayıflatma ve çok daha yüksek bir doymuş eşik değeri sağlar.

Sonuç:

Sizin için en uygun malzeme, korumak istediğiniz problemin türüne bağlıdır. Düşük alan kuvveti ve hassas elektronikler için MuMetal, çelikten daha iyi koruma sağlayabilir. Büyük, güçlü neodymium mıknatısları içeren birçok uygulama için çelik, daha yüksek doyma noktası sağladığı için en iyisidir. Sorgulanan birçok özel durumda, çoğu zaman çelik sac-metal kalkanlar en iyi çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır.

Kaynak: kjmagnetics.com/blog.asp?p=shielding-materials

Paylaşır mısınız?
Önceki İçerikYurt Dışına Çıkmak Ne Kadar Önemli
Sonraki İçerikGaz Türbinli Motorlar – Jet Motorlar
Furkan Gümüş
Karadeniz Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümü mezunu. Yüksek lisans eğitimini Marmara Üniversitesinde Mekatronik üzerine devam ettirmektedir. Uzmanlık alanı Robot ve Mekatronik Sistemler, Otomatik Kontrol, Mekanik Tasarım, Gömülü Sistem ve Kontrol Yazılımlarıdır.

Düşünceleriniz Nedir?