完美的磁力---磁力模板产品工作原理分析对比.doc

泰磁公司、史陶比尔和EAS公司产品的磁力模板比较
前言：

目前是在市面销售的磁力模板产品中存在两种类型的电控永磁技术，单磁极基板辅助技术和双磁极中性基板技术，而这两种技术是有意大利泰磁公司在1974年和1985年发明出来的。
使用单磁极基板辅助技术的代表公司为：
史陶比尔公司，圆形单一磁极，基板为辅助极
EAS公司，长条形磁极，基板为辅助极

使用双磁极中性基板技术代表的公司为：
意大利泰磁公司，二代产品为方格磁极，基板为中性
三代产品为圆形磁极，磁板整体制造，磁极外基板为中性
日本Pascal公司产品，产品与泰磁二代方格磁极的类似，
中国国产的双磁极中性基板产品，产地宁波，深圳。
1) 完美的磁力
在实际的工业应用中，只有当一下条件都满足时，磁力的状态才能达到最优：
· 产生最大的锁模吸附力
· 所有磁极的南极和北极能够完全的平衡，这里所说的平衡不单是数量上的平衡，更是每个磁极的表现的一致性。如果中间存在状态不好的磁极，那么状态好的磁极的表现将会被降格。

2) 磁极之间的平衡
因为只有当南磁极和北磁极都完全一致才能达到平衡，而双磁极结构式唯一一种能够保证磁极一致的方法。
在S公司和E公司的设计中磁路中的磁极是永远达不到完全一致的，在磁极的北极下方是磁性材料，而在南极的下方却是钢材。只有在实验室理论状态下（完美的模具导磁性能，零空气间隙，这种设计用来集中探测磁力线的探针的工作状态是在实际模具上是做不到的）单磁极的设计才能达到磁力的平衡。
在实际工作状态下，空气间隙永远达不到真正的零，用作模具背板的钢材也不会是完全导磁的材料，更不用说磁力探针和模具的实际工况中的不同了。
3) 磁型材料怎样才能在工作状态中发挥工作效用

由于钢铁类材料的磁饱和特性的存在，当在一磁场强度能够达到表面吸附力16kgf/cm2的情况下，这已经是在实际工作状态下能够达到的最大极限值了。
当然想要达到这个极限值并不容易，然而现实中有些人却宣称达到更高的吸附力数据，这是在正常工作条件下是不能实现的。

4) 越大接触面积，越大的吸附力
F = k x S x B2（这里的S就是接触面积，B是磁场强度）
对于双磁极原理的泰磁产品而言是这样的道理：因为越多磁极=越多接触面积=越大的吸附力
那么对于单一磁极原理的 史陶比尔 和 EAS 的产品而言是否也是这样当模具覆盖了越多的磁极，就会产生越大的吸附力呢？ 不是
磁力线是由磁性材料产生的，也就是说是由磁极产生，不是由基板产生，对于单磁极型磁板，其工作原理是由磁极发出磁力线，由基板感应成相反的磁极，回收磁力线。如果由磁极产生的磁力线之后被分散到面积更大的基板表面，S增大了，但是磁场强度B同比减小了。
磁吸附力的大小和面积呈一次方关系，但是和磁场强度呈平方关系，当面积增大一倍，而磁场强度降低一倍的状况下，磁力最终是减小为原先的一半。这就是史 公司和E公司的模板在模具背板尺寸面积较大覆盖了较多磁板基板面积的情况下，会导致吸附力降低，为了防止这样的情况发生，需要在基板表面挖很多空腔，以减少模具和模板的接触面积。
F= k x S x B2
f= K x 2 S(基板面积增大一倍) x （B/2）2 (磁场强度下降一半，平方后数值为原先1/4)
所以最终结论 f= F/2， 单磁极产品的吸附力在基本面积增大是下降。
5) 双极性磁路
目前E公司和史 公司在用的技术都是（单磁极磁路）是泰磁公司以前发明的的专利，设想一下为什么自己发明的技术，自己不用却被别人用，其中一定有的道理。原因就是这一过期的专利技术确实存在无法克服的问题，而正是由于专利已经过期，所以任何人都可以自由的在此专利基础上进行创造和改进。
泰磁公司在放弃了第一代单磁极技术之后，继而又推出了双磁极，中性基板技术和在2009年最新推出的基于双磁极的全金属磁力模板技术，原因是在使用双极性磁路的情况下能够给客户带来以下更加多的好处
· 在克服空气间隙的能力上表现得更加优秀
· 磁力不会影响到周围的环境和部件，不会磁化设备和模具
· 能在退磁的情况下更快的从模具上撤掉磁力线的残磁。

6) 数据对比
让我们用数据来证实以下我们之前所推导一系列有关双极性和单极性产品的不同吧
先从每家各自的产品目录上给出的数据开始
泰磁 两种规格的产品
Each pole 80 x 80 (=64 cm2) is declared to provide 1000 Kg; that’s 15,625 Kg/cm2
每个磁极尺寸为80*80=64cm2 ，提供1000公斤的吸附力，单位吸力是15.625Kg/cm2
Each pole 50 x 50 (=25 cm2) is declared to provide 380 Kg; that’s 15,2 Kg/cm2
每个磁极尺寸为50*50=25cm2 ，提供350公斤的吸附力，单位吸力是15.2Kg/cm2

史陶比尔
单一磁极的直径是60mm毫米，换算面积为625Kg,得出力是22.12 Kgf/cm2（这个数据超过了实验室的理论数据，是不可能达到的。
因此它的实际情况是，一个磁极面积，加上一个等同磁极面积的基板作为对应反向面积，也就是28.26*2=56.52cm2。
换算下来的数据时625/56.52=11.06 Kgf/cm2
EAS
方块磁极产品
每个磁极47*47=22.09cm2 ，样本上标明的力为220kg，换算值为9.96kgf/cm2.

对于长条形的磁极
310 x 60 (= 186 cm2)，样本标明为2500kg
运用刚才Staubli同样的推导方法，还要加上等同于磁极面积的基板面积，总面积将是372cm2，换算出力为6,72 kg/cm2

7) 力量读取功能
双磁极的技术是对所有磁极进行测量，这就是说可以精确地测量计算出吸附力，因为系统中只有磁极才能提供吸附力，同时所读出的数据时经过空气间隙和模具背板磁阻后的实际吸附力。
史陶比尔的工作原理是磁极和基板共同作用产生吸附力，但是没有办法测量基板上提供的吸附力，因为只有在磁极的下方装有传感器，在磁极下的测量方法和双磁极的方法相同，但是他们只能通过模拟估计基板上的状态。
这就是为什么史陶比尔系统需要客户输入模具背板的尺寸，如果没有数据输入，那么就不会有吸附力计算出来。他们的力量读取系统是模拟的公式，或许是一个很聪明的方法，但是他不是真正读取的实际数据。
做一个简单的测试就能得出，同样的一副已经被吸附在史陶比尔磁力模板上的模具，如果输入的模具背板尺寸发生了变化，得出的磁吸附力大小也随之发生了变化。
EAS 甚至不能进行模拟测算

距离磁饱和锁模力的巨大差别(6,72 kg/cm2 vs. 16 Kg/cm2)，是因为长条磁极所产生的磁力的不稳定所造成的，他们甚至不能对长条磁极所产生的吸附力进行检测和读取

在他们的目录资料上明白的写着，他们的产品是不能达到磁饱和状态的。

资料中写道，模具不用全部盖住长条形磁极，而磁极发出的磁力线可以集中到模具覆盖的面积上，提高吸附力。这是用误导，试想如果，长条磁极的每一处都已经达到了磁饱和状态（吸力的极限状态），那么还怎么可能出现磁力向部分区域集中，提高吸附力呢？
因此他们不仅不能计算，还不能像史陶比尔那样进行模拟。