Sollen uns Magnete anziehen?

Magnete können erstaunlich sein, wenn sie richtig in einem Produkt verwendet werden; Die Dinge sind jedoch nicht so einfach, wie sie scheinen. Schauen wir uns drei Anwendungen für die Verwendung von Magneten in einem Produkt und die wichtigsten Details an, die dafür sorgen, dass sie gut funktionieren. Es gibt oft subtile Details, die den Unterschied zwischen einer guten Funktion und einem Auseinanderfallen ausmachen können.

Verriegelung:

Magnete können hervorragend als Riegel funktionieren, ein übliches Beispiel sind Schrankriegel, sie sind billig und effektiv, aber der Schlüssel zu ihrem einfachen Erfolg ist die Tatsache, dass die Türen, an denen sie verwendet werden, immer in die vollständig geschlossene Position kommen. Dies ist deshalb so wichtig, weil die Magnetkraft mit zunehmendem Abstand abnimmt; eine Verdoppelung des Trennabstandes reduziert die Zugkraft um 75 %. Dies bedeutet, dass Magnete nicht gut funktionieren, um Türen zu schließen, zum Beispiel würden sie nicht effektiv gegen eine Dichtung ziehen, um eine Abdichtung zu erzielen. Für solche Anwendungen sollte ein mechanischer Zugriegel verwendet werden.

In ähnlicher Weise funktionieren Magnete nicht gut zum Kneifen von Material. Die Leute möchten Magnete oft als Clip zum Befestigen eines tragbaren Geräts an der Kleidung verwenden, aber das bedeutet, dass dickeres Kleidungsmaterial den Spaltabstand vergrößert und weniger Haltekraft bedeutet. Eine bessere Lösung ist die Verwendung einer Feder, da die Kraft mit der Entfernung tatsächlich zunimmt, damit Ihr Gerät nicht herunterfällt, wenn jemand einen dicken Pullover trägt.

Eine andere Sache, die Sie bei der Verwendung von Magneten als Riegel beachten sollten, ist, dass die große Kraft, mit der Magnete Ihre Tür geschlossen halten können, gleichermaßen auf den Mechanismus angewendet wird, mit dem der Magnet an der Tür befestigt wird. Sie können nicht erwarten, dass ein paar Tropfen Klebstoff einen Magneten mit einer Zugkraft von 15 Pfund an einer Tür halten, also stellen Sie sicher, dass Ihre Befestigung viel stärker ist als die beteiligten Magnetkräfte. Dieser Fehler wurde bei frühen Tesla Model S beobachtet, bei denen der Klebstoff zum Halten des Magneten der Ladetürverriegelung versagte, was dazu führte, dass mehrere Teslas mit geöffneter Tür herumfuhren. Gerade bei hohen Temperaturschwankungen ist es sinnvoll, zusätzlich zu einem Kleber eine mechanische Befestigung vorzusehen, um solche Probleme zu vermeiden. Ingenieurbüros wie wir haben täglich mit solchen Problemen zu kämpfen.

Interlock:

Eine Sperre ist eine Sicherheitsvorrichtung, die durch Senden eines Unterbrechungssignals den Betrieb eines Geräts stoppt, wenn ein Benutzer auf einen Teil des Geräts zugreift (z. B. wie sich Ihre Mikrowelle ausschaltet, wenn Sie die Tür öffnen). Typischerweise geschieht dies mit einem mechanisch betätigten Mikroschalter, jedoch benötigen diese Schalter in einigen Fällen, insbesondere in extremen Umgebungen oder sanitären Anwendungen, Öffnungen, die verkleben können, was nicht akzeptabel ist. Hier können Magnete hilfreich sein. Durch die Verwendung eines magnetisch ausgelösten Sensors (Hall-Effekt, Reed-Schalter usw.) können Sie den Schalter innerhalb der versiegelten Grenzen des Geräts halten, mit nur einem einfachen Magneten, der nicht beeinträchtigt wird oder Schmutz auf der „schmutzigen Seite“ auffängt. Ein großartiges Beispiel dafür ist der 3D-Drucker Form 2; Laser werden verwendet, um ein Harz auszuhärten, daher verwendet Formlabs eine Verriegelung, um sicherzustellen, dass die UV-Schutzabdeckung angebracht ist, damit Benutzer während des Gebrauchs dem Laser nicht ausgesetzt sind. Da das Harz verschüttet werden kann, wäre ein herkömmlicher Mikroschalter keine gute Option, da Harz den Mechanismus möglicherweise verkleben würde, sodass das Gerät durch die Verwendung eines Magneten und eines Sensors leicht zu reinigen ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass einige medizinische und industrielle Anwendungen Verriegelungen nicht vollständig durch Magnete zulassen, was eine sekundäre mechanische Funktion erfordert. Daher sollten Sie je nach Branche nicht sofort davon ausgehen, dass Magnete die richtige Verriegelungslösung sind.

Anhang:

Nach ein paar Minuten des Spielens mit hochfesten Neodym-Magneten ist es sehr verständlich, dass die Leute ihr Potenzial beim Fügen modularer Komponenten erkennen. Und es kann großartig funktionieren, schauen Sie sich einfach Gegenstände wie magnetische Ladekabel oder Tablet-Hüllen an, aber wie bei den meisten magnetischen Produkten sind die Dinge nicht so einfach, wie sie erscheinen. Der Magnet für Ladekabel sorgt nicht für eine Ausrichtung, sondern nur für die Haltekraft. Die Ausrichtung, die das Leiten der Stifte ermöglicht, wird tatsächlich durch die Form des Steckerkörpers bereitgestellt; eine Lippe um den Rand bewirkt, dass die beiden Teile in einer Linie sind. Dies ist bei der Konstruktion wichtig, da die Natur von Magneten bedeutet, dass Sie keine gute axiale Ausrichtung erhalten, sodass Sie sich nicht allein darauf verlassen können, wenn die Ausrichtung für die Funktion entscheidend ist.

Wie bei den meisten Gestaltungsvorschlägen gibt es immer Ausnahmen; Ein eklatantes Beispiel ist die magnetische Abdeckung von iPads; Sie haben keine mechanischen Keying-Funktionen, bieten jedoch sowohl die Befestigung als auch die Ausrichtung. Wie wird dies bewerkstelligt? Die Antwort besteht darin, anstelle eines einzelnen Magneten eine Reihe von Magneten zu verwenden. Wie in einem ifixit.com-Teardown gezeigt wird, wird die Abdeckung mit einer Reihe von Magneten mit abwechselnden Polen unterschiedlicher Größe befestigt. Das abwechselnde Muster variabler Größe (bekannt als Barker-Sequenz) ergibt im Wesentlichen eine viel engere Ausrichtung als jede Fehlausrichtung, korrigiert sich selbst aufgrund der Polarität der Magnete, während die unterschiedlichen Größen bedeuten, dass Sie nicht um eine Magnetbreite versetzt werden können. Warum kann dies nicht immer verwendet werden, wenn Sie eine Ausrichtung mit Magneten erreichen möchten? Die einfache Antwort lautet:Kosten, mehr Magnete bedeuten höhere Kosten; sowohl im Hinblick auf die Magnete selbst als auch auf den Arbeitsaufwand, der erforderlich ist, um eine korrekte Ausrichtung zu gewährleisten. Eine mögliche Alternative wären die „Polymagnete“ von Correlated Magnetics, bei denen es sich im Wesentlichen um Anordnungen von Magneten innerhalb eines einzigen Substrats handelt, aber die Kosten sind immer noch viel höher als bei einfachen Magneten.

Wenn Sie also das nächste Mal in einer Designüberprüfung sind und jemand Magnete als magische Lösung für all Ihre Probleme vorschlägt, stellen Sie sicher, dass sie nicht versuchen, Magnete in eine Rolle zu stecken, für die sie nicht geeignet sind. Es ist immer eine gute Idee, mit Teams zusammenzuarbeiten, die Erfahrung mit Magneten haben, und frühzeitig und oft Prototypen zu erstellen, da die Benutzererfahrung von Magneten so viel Gefühl mit sich bringt. Wenden Sie sich für weitere Informationen an ein Ingenieurbüro in Ihrer Nähe oder kontaktieren Sie uns.