電気工学およびエネルギーにおける永久磁石の使用

今日、永久磁石は人間の生活の多くの分野で有用な用途に見出されています。時々私たちはそれらの存在に気付かないことがありますが、ほとんどすべてのアパートのさまざまな電化製品や機械装置の中に、注意深く見ると見つけることができます。 永久磁石… 電気シェーバーとスピーカー、ビデオプレーヤーと掛け時計、携帯電話と電子レンジ、冷蔵庫のドア、そして最後に、永久磁石はどこにでもあります。

これらは、医療機器や測定機器、さまざまな機器、自動車産業、DC モーター、音響システム、家庭用電化製品、その他多くの場所 (無線工学、機器、オートメーション、テレメカニクスなど) で使用されています。 。 — これらの分野はいずれも永久磁石を使用せずには完成しません。

永久磁石を使用した具体的な解決策は数​​え切れないほど挙げることができますが、この記事のトピックは、電気工学およびエネルギーにおける永久磁石のいくつかの応用例の簡単な概要です。

電気モーターと発電機

エルステッドとアンペールの時代から、通電ワイヤと電磁石が永久磁石の磁場と相互作用することは広く知られていました。多くのエンジンや発電機はこの原理に基づいて動作します。例として遠くに行く必要はありません。コンピューターの電源装置のファンにはローターとステーターがあります。

ベーンインペラは永久磁石が円状に配置された回転子であり、固定子は電磁石のコアです。ステーターの磁化を反転すると、電子回路はステーターの磁場を回転させる効果を生み出します。その後、ステーターの磁場がそれに引き寄せられようとして磁気ローターに従い、ファンが回転します。ハードディスクの回転も同様の方法で行われ、同様に動作します。 多くのステッピングモーター.

永久磁石は発電機にも使用されています。たとえば、家庭用風力タービン用の同期発電機は、応用分野の 1 つです。

発電機のステーターの周囲には発電機コイルがあり、風力タービンの動作中、ローターの移動永久磁石（ブレードに吹く風の作用により）の交流磁場がコイルを横切ります。提出中 電磁誘導の法則、消費者回路の DC 磁石が交差する発電機巻線のワイヤ。

このような発電機は、風力タービンだけでなく、励磁コイルの代わりにローターに永久磁石が取り付けられている一部の産業用モデルでも使用されています。磁石を使用したソリューションの利点は、公称速度の低い発電機を実現できることです。

磁気電気デバイスと機構

V 機械式誘導電力計 導電性ディスクは永久磁石の磁場内で回転します。ディスクを流れる消費電流が永久磁石の磁界と相互作用し、ディスクが回転します。

永久磁石の磁界側のディスク内で移動する荷電粒子に作用するローレンツ力によってトルクが発生するため、電流が大きいほどディスクの回転速度は速くなります。実はこんなカウンターなんです ACモーター ステーターマグネットによる低電力。

微弱電流を測定するには、次を使用します。 検流計 — 非常に高感度な測定装置。ここで、馬蹄形磁石は、永久磁石の極間のギャップに吊り下げられた小さな電流が流れるコイルと相互作用します。

測定時のコイルのたわみは、コイルに電流を流すことにより発生する磁気誘導によるトルクにより発生します。このようにして、コイルのたわみはギャップ内に生じる磁気誘導の値に比例し、したがってコイル導体の電流に比例することがわかります。偏差が小さい場合、検流計のスケールは直線的になります。

家庭用電化製品の永久磁石

あなたのキッチンには必ず電子レンジがあります。そしてその中には永久磁石が2つも入っています。引き起こす 電磁波 電子レンジに設置されている電子レンジ マグネトロン… マグネトロン内では、電子は真空中でカソードからアノードに移動しますが、その移動の過程で、アノード共振器が十分に強力に励起されるように電子の軌道を曲げる必要があります。

電子の軌道を曲げるために、マグネトロンの真空チャンバーの上下にリング永久磁石が取り付けられています。永久磁石の磁場が電子の軌道を曲げることで、強力な電子渦が生成され、共振器が励起され、食品を加熱するためのマイクロ波電磁波が発生します。

ハードディスクのヘッドを正確に位置決めするには、情報の書き込みおよび読み取りの過程での動きを非常に正確に制御および制御する必要があります。ここでも永久磁石が役に立ちます。ハードドライブの内部では、固定された永久磁石の磁場の中で、ヘッドに接続された電流が流れるコイルが動きます。

メインコイルに電流が印加されると、その電流の磁界は、その値に応じてコイルを永久磁石から一方向または別の方向に多かれ少なかれ反発し、ヘッドが高精度で動き始めます。この動きはマイクロコントローラーによって制御されます。

電気における磁気軸受

エネルギー効率を向上させるために、一部の国では企業向けに機械的エネルギー貯蔵装置を構築しています。これらは、回転フライホイールの運動エネルギーの形で慣性エネルギーを蓄積する原理に基づいて動作する電気機械コンバーター、いわゆる 運動エネルギー貯蔵.

たとえば、ドイツの ATZ は、出力 250 kW の 20 MJ の運動エネルギー貯蔵ユニットを開発しました。比エネルギー密度は約 100 Wh / kg です。 6000 rpm の速度で回転するフライホイールの重量が 100 kg である直径 1.5 メートルの円筒構造には、高品質のベアリングが必要です。その結果、下部ベアリングは当然永久磁石に基づいて作成されます。