appunti 1 magneti

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I magneti permanenti sono oggi largamente utilizzati in numerose applicazioni (dischi e nastri musicali e per linformatica, apparecchi medicali, motori elettrici), grazie sia allo svi- luppo di materiali aventi caratteristiche in continua evoluzione e sempre più rispondenti alle richieste degli utilizzatori, sia alla messa a punto di tecniche realizzative che ne consentono la commercializzazione a costi sempre più contenuti. Nellambito della conversione elettromeccanica dellenergia i magneti permanenti gio- cano oggi un ruolo di primaria importanza nei motori elettrici (motori a corrente continua, motori brushless, motori a passo) e sono utilizzati anche allinterno di generatori elettrici di piccola potenza (dinamo, alternatori), particolarmente in quelli destinati al rilievo ed alla trasduzione di grandezze meccaniche (posizione, velocità, ...). 1.1 - Considerazioni introduttive sui magneti permanenti Il magnetismo consiste nella proprietà di alcuni corpi (detti magneti) di attrarsi o di respingersi vicendevolmente e di attrarre i materiali ferrosi. E un fenomeno noto già nellan- tichità, presente in alcuni miti della Grecia classica ed in alcune leggende cinesi che si fanno risalire addirittura al 2500 a.C.. Il nome trae origine dalla magnetite, un minerale contenente ossidi di ferro (Fe 3 O 4 ) ancora oggi diffuso sulla crosta terrestre, che arrivò in Gre- cia dalla regione di Magnesia in Asia Minore e le cui pro- prietà magnetiche naturali furono osservate e documentate da Talete di Mileto nel VI secolo a.C.. Plinio il Vecchio nella sua Storia Naturale del I sec. d.C. narra, invece, di un pastore cretese di nome Magnes, il quale, toccando al- Fig.1.1 - Limatura di ferro e chio- di attratti da magnetite. CAPITOLO PRIMO Materiali Magnetici

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magneti

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    Materiali magnetici GROFL GXUL

    )HUUR

    RUGLQDULR

    3HUPDOOR\

    (78.5% Ni, 21.5% Fe)

    6XSHUPDOOR\

    (79% Ni, 15%Fe, 5% Mo,0.5%Mn))HUULWH

    Zn-Mn

    Acciai al cromo,

    tungstenoAlNiCo Ferrite di bario NdFeB

    Permeabilit iniziale r 800 10.000 100.000 2.000 30 4 1 20

    Permeabilit massima r,max 10.000 50.000 300.000 3.000

    Induzione residua

    Br [T] 0,9 0,6 0,6 0,15 1,1 0,73 0,35 1,2

    Campo coercitivo

    Hc [A/m] 20 4 0,4 20 5.000 34.000 200.000 400.000

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    12.0%

    15.0%

    4.0%

    8.5%

    0% 10% 20% 30%

    Ferriti dure

    AlNiCo

    SmCo

    NdFeB

    Fe-Si a grano orientato

    Fe-Si non orientato

    Materiali per Floppy Disks e nastri magnetici

    Materiali per testine magnetiche

    Altre ferriti dolci

    Altri

    Materiali per Hard Disks

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    0DWHULDOL

    GROFL

    VHPLGXUL

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    *UDQGH]]D 6LPEROR 6, &*6 &RQYHUVLRQH

    Induzione magnetica % Tesla [T] Gauss [G] 1 T= 104 G

    Induzione magnetica intrinseca o polarizzazione magnetica- Tesla [T] Gauss [G] 1 T= 104 G

    Campo magnetico + Amprespire per metro [A/m] Oersted [Oe] 1 A/m=4 10

    -3 Oe

    Energia elettromagnetica specifica %+

    Joule per metro cubo [J/m3]

    Gauss Oersted [Goe] 1 J/m

    3=0.126 103 GOe

    Flusso magnetico)

    Weber [Wb] Maxwell [Mx] 1 Wb=108 Mx

    Permeabilit magnetica nel vuotoP

    Henry per metro [H/m] Adimensionale 4 10

    -7 H/m= 1

    *UDQGH]]D 6LPEROR 8QLWjGLPLVXUD6, 'HVFUL]LRQH

    Induzione res idua %U

    [T]Valore dellinduzione in corrispondenza di un campo magnetico nullo sul ciclo di is teresi limite.

    Campo coercitivo normale%

    +

    F

    [kA/m]Intensit del campo magnetico necessario ad azzerare linduzione sul ciclo di isteresi limite.

    Campo coercitivo intrinseco-

    +

    F

    [kA/m]Intensit del campo magnetico necessario ad azzerare la polarizzazione magnetica (o magnetizzazione intrinseca) sul ciclo di is teresi limite.

    Prodotto di energia %+ [J/m3]Doppio dellenergia elettromagnetica immagazzinata nellunit di volume.

    Prodotto di energia massimo%+

    PD[

    [J/m3]Valore massimo del prodotto BH: un indice della capacit di accumulo di energia in un volume predefinito.

    Temperatura di Curie 7F

    [C]Valore di temperatura in corrispondenza del quale s i ha il passaggio dal comportamento ferromagnetico al quello paramagnetico.

    Temperatura massima di funzionamento 7PD[ [C]

    Valore di temperatura oltre il quale il processo di smagnetizzazione diviene irrevers ibile.

    Coefficiente di temperatura D 7 [%/C]

    Variazione percentuale per grado centigrado dell'induzione o del campo coercitivo

    DensitG [kg/m3] Massa per unit di volume

    Resistivit elettricaU [ mm2/m]

    Valore della res is tenza di un materiale per unit di lunghezza e sezione unitaria

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