Электромагниты со стационарными магнитными полями и системы с постоянными магнитами классифицируются по выходному параметру и по целевому назначению.
По виду выходного параметра рассматриваемые устройства можно отнести к одной из трех групп:
- воспроизводящие заданную топографию магнитного поля в ограниченном объеме;
- создающие заданный магнитный поток в ограниченном объеме:
- обеспечивающие заданный закон изменения или значения сил взаимодействия между деталями.
По целевому назначению, даже если не учитывать магнитные системы электрических машин и электрических аппаратов, которые рассмотрены в других разделах настоящего справочника, классификация получается довольно обширная. Отметим наиболее крупные области использования электромагнитов и систем с постоянными магнитами.
Магнитные удерживающие механизмы: грузоподъемные механизмы, магнитные плиты, патроны, захваты.
Синхронные магнитные механизмы: магнитные муфты, редукторы, механизмы поступательного перемещения.
Фокусирующие магнитные системы электронных, ионных и подобных им приборов, создающие однонаправленное, реверсивное, периодическое или объемное специальное распределение поля.
Магнитные сепараторы и смесители, служащие для отделения ферромагнитных частиц и перемешивания растворов, расплавов и др.
Магнитные системы электрофизических устройств: ЯМР-спектрографов и томографов, ускорителей частиц, МГД-установок.
Источники магнитного поля для намагничивания и исследования магнитных материалов, эталонные источники магнитного поля.
Состав и функциональное назначение деталей электромагнитов и систем с постоянными магнитами. По функциональному назначению элементы магнитных систем принадлежат к одной из следующих групп:
- Первичные источники магнитного поля.
- Магнитопроводы.
- Концентраторы магнитного потока.
- Регулировочные элементы.
- Стабилизирующие магнитные элементы.
К первичным источникам магнитного поля в электромагнитах относятся проводники с током, которые конструктивно выполняются в виде многовитковых катушек и обмоток. В системах с постоянными магнитами в качестве первичных источников поля выступают предварительно намагниченные постоянные магниты, выполненные из магнитотвердых сплавов с высокой коэрцитивной силой Нс > 20 кА/м. В комбинированных магнитных системах оба вида источников используются совместно.
Магнитопроводы изготавливаются из магнитомягких материалов с высоким значением относительной проницаемости цг >100; обеспечивают передачу магнитного потока обычно в нерабочей части систем с минимальными потерями и затратами запасенной в первичных источниках поля энергии.
Концентраторы магнитного потока служат для направления и усиления магнитного поля в рабочей зоне устройства; изготавливаются из магнитомягких материалов с высокой индукцией насыщения, обычно Bs > 2 Тл, так как значение Bs определяет максимальный предел индукции в рабочей зоне, которого можно достичь при эффективном использовании магнитных материалов и энергии первичных источников поля.
К регулировочным элементам относятся как детали конструкции, изготовленные из магнитомягких и магнитотаердых ферромагнитных материалов или диамагнетиков, так и подстроечные маломощные электрические катушки, которые предназначены для перераспределения магнитного потока и регулирования его уровня в небольших пределах с целью точной установки заданных параметров поля. Положение регулировочных элементов и токи в подстроечных катушках подбираются при юстировке магнитной системы на заключительной стадии изготовления.
Стабилизирующие магнитные элементы применяются в магнитных системах для стабилизации или задания необходимого закона изменения магнитного потока при изменении температуры. Для этих целей используются термомагнитные шунты из магнитомягких материалов с сильной зависимостью магнитной проницаемости от температуры, а также постоянные магниты из набора магнитотвердых материалов с различными температурными коэффициентами намагниченности.
