Moeten we aangetrokken worden door magneten?

Magneten kunnen geweldig zijn als ze correct in een product worden gebruikt; de dingen zijn echter niet zo eenvoudig als ze lijken. Laten we eens kijken naar drie toepassingen voor het gebruik van magneten in een product en de belangrijkste details waardoor ze goed functioneren. Er zijn vaak subtiele details die het verschil kunnen maken tussen goed functioneren en uit elkaar vallen.

Vergrendelend:

Magneten kunnen prima werken als vergrendeling, een veelvoorkomend voorbeeld zijn kastvergrendelingen, ze zijn goedkoop en effectief, maar de sleutel tot hun simpele succes is het feit dat de deuren waarop ze worden gebruikt altijd in de volledig gesloten positie komen. De reden dat dit belangrijk is, is dat de magnetische kracht afneemt naarmate de afstand groter wordt; verdubbeling van de scheidingsafstand vermindert de trekkracht met 75%. Dit betekent dat magneten niet goed werken om deuren dicht te trekken, ze zouden bijvoorbeeld niet effectief zijn om tegen een pakking aan te trekken voor een afdichting. Voor dergelijke toepassingen moet een mechanische trekgrendel worden gebruikt.

Evenzo werken magneten niet goed voor het knijpen van materiaal, mensen willen vaak magneten gebruiken als een clip om een ​​draagbaar apparaat aan kleding te bevestigen, maar dat betekent dat dikker kledingmateriaal de spleetafstand vergroot en minder houdkracht betekent. Een betere oplossing is om een ​​veer te gebruiken, omdat de kracht eigenlijk toeneemt met de afstand, zodat je apparaat er niet af valt als iemand een dikke trui draagt.

Een ander ding om te overwegen bij het gebruik van magneten als vergrendeling, is dat de grote krachtmagneten die kunnen worden uitgeoefend om uw deur gesloten te houden, evenzeer worden toegepast op het mechanisme dat wordt gebruikt om de magneet aan de deur te bevestigen. Je kunt niet verwachten dat een paar druppels lijm een ​​magneet met 15 lbs trekkracht aan een deur kunnen vasthouden, dus zorg ervoor dat je bevestiging veel sterker is dan de betrokken magnetische krachten. Deze storing werd gezien in vroege Tesla Model S's, waar de lijm die werd gebruikt om de magneet van de laaddeurvergrendeling vast te houden, faalde, wat ertoe leidde dat verschillende Tesla's rondreden met de deur opengezwaaid. Vooral bij grote temperatuurschommelingen is het een goed idee om naast een lijm ook mechanische bevestiging aan te brengen om dit soort problemen te voorkomen. Ingenieursbureaus zoals wij hebben dagelijks met dit soort problemen te maken.

Interlock:

Een interlock is een veiligheidsvoorziening die, door een onderbrekingssignaal te verzenden, de werking van een apparaat verhindert wanneer een gebruiker toegang krijgt tot een deel van het apparaat (zoals hoe uw magnetron wordt uitgeschakeld wanneer u de deur opent). Meestal wordt dit gedaan met een microschakelaar die mechanisch wordt bediend, maar in sommige gevallen, met name in extreme omgevingen of sanitaire toepassingen, hebben deze schakelaars openingen nodig die vast kunnen komen te zitten, wat niet acceptabel is. Dit is waar magneten van pas kunnen komen. Door een magnetisch geactiveerde sensor te gebruiken (hall-effect, reed-schakelaar, enz.) kunt u de schakelaar binnen de afgedichte grenzen van het apparaat houden, met slechts een simpele magneet die niet wordt aangetast of vuil op de "vuile kant" opvangt. Een goed voorbeeld hiervan is te zien in de Form 2 3D-printer; lasers worden gebruikt om een ​​hars uit te harden, dus Formlabs gebruikt een vergrendeling om ervoor te zorgen dat de UV-beschermende hoes op zijn plaats zit, zodat gebruikers tijdens gebruik niet aan de laser worden blootgesteld. Omdat de hars de kans heeft om te morsen, zou een traditionele microschakelaar geen goede optie zijn, omdat hars het mechanisme zou kunnen vervuilen, dus door een magneet en sensor te gebruiken, kunnen ze het apparaat gemakkelijk schoon te maken houden. Houd er echter rekening mee dat in sommige medische en industriële toepassingen vergrendelingen niet volledig door magneten mogelijk zijn, wat een secundaire mechanische functie vereist, dus ga er, afhankelijk van uw branche, niet meteen van uit dat magneten het juiste vergrendelingsantwoord zijn.

Bijlage:

Na een paar minuten spelen met neodymiummagneten van hoge sterkte is het heel begrijpelijk dat mensen hun potentieel voor het verbinden van modulaire componenten zouden realiseren. En het kan geweldig werken, kijk maar naar items zoals magnetische oplaadkabels of tablethoezen, maar zoals de meeste magnetische producten zijn dingen niet zo eenvoudig als ze lijken. De magneet voor laadkabels zorgt niet voor uitlijning, hij zorgt alleen voor de houdkracht, uitlijning waardoor de pinnen kunnen geleiden, wordt feitelijk geleverd door de vorm van het connectorlichaam; een lip rond de rand zorgt ervoor dat de twee stukken op één lijn liggen. Dit is belangrijk om te onthouden bij het ontwerpen, omdat de aard van magneten betekent dat u geen geweldige axiale uitlijning krijgt, dus u kunt er niet alleen op vertrouwen als uitlijning van cruciaal belang is om te functioneren.

Zoals bij de meeste ontwerpsuggesties zijn er altijd uitzonderingen; een in het oog springend voorbeeld is de magnetische hoes die op iPads wordt gebruikt; ze hebben geen mechanische vergrendelingsfuncties, maar bieden toch zowel bevestiging als uitlijning, hoe wordt dit gedaan? Het antwoord is het gebruik van een reeks magneten in plaats van een enkele magneet, zoals te zien is in een demontage van ifixit.com. Het deksel is bevestigd met een reeks wisselpoolmagneten van verschillende groottes. Het afwisselende patroon van variabele grootte (bekend als een blafreeks) geeft in wezen een veel strakkere uitlijning, omdat elke verkeerde uitlijning zichzelf corrigeert vanwege de polariteit van de magneten, terwijl de verschillende maten betekenen dat u niet met één magneetbreedte kunt worden gecompenseerd. Dus waarom kan dit niet worden gebruikt wanneer u uitlijning wilt bereiken met behulp van magneten? Het simpele antwoord is kosten, meer magneten betekent hogere kosten; zowel wat betreft de magneten zelf als de arbeid die nodig is om een ​​correcte uitlijning te garanderen. Een mogelijk alternatief zou de "polymagneten" van Correlated Magnetics zijn, die in wezen arrays van magneten binnen een enkel substraat zijn, maar de kosten zijn nog steeds veel hoger dan die van eenvoudige magneten.

Dus de volgende keer dat je in een ontwerpbeoordeling zit en iemand stelt magneten voor als de magische oplossing voor al je problemen, zorg er dan voor dat ze niet proberen om schoenlepelmagneten een rol te geven waarvoor ze niet geschikt zijn. Het is altijd een goed idee om te werken met teams die ervaring hebben met magneten en om vroeg en vaak prototypes te maken, omdat er zoveel gevoel is betrokken bij de gebruikerservaring van magneten. Neem contact op met een ingenieursbureau bij u in de buurt voor meer informatie of neem contact met ons op.