Jaką siłę posiada magnes neodymowy w twardym dysku?

Pytanie

Pyta Arkadiusz

Jaką siłę posiada magnes neodymowy w twardym dysku?

Odpowiedź

Odpowiada dr inż. Marta Wacławczyk

Na początku mojej odpowiedzi odeślę Czytelnika do takiego artykułu:

Szymański et al. ”Complex Characteristics of Sintered Nd–Fe–B Magnets in Terms of Hydrogen Based Recycling” ACTA PHYSICA POLONICA A, Vol. 131 (2017) , 1270-1273

który dotyczy problemu odzyskiwania i recyklingu metali ziem rzadkich z odpadów elektronicznych.

Autorzy tej pracy pozyskiwali magnesy neodymowe z dysków twardych, a następnie analizowali ich skład chemiczny, strukturę oraz własności magnetyczne. Wyznaczali m.in. fragment pętli histerezy magnesów, czyli zależności indukcji magnetycznej B od natężenia przyłożonego zewnętrznego pola magnetycznego H. Takie badanie pozwala scharakteryzować podstawowe własności magnesów takie jak remanencja Br,  (inaczej indukcja szczątkowa, czyli wartość indukcji magnetycznej, która pozostaje po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego), pole koercji -Hc, (czyli wartość natężenia pola magnetycznego potrzebnego do zlikwidowania namagnesowania) oraz wartość (B·H)max, którą wylicza się jako wartość maksymalną iloczynu B i H z fragmentu pętli histerezy (tzw. krzywej odmagnesowania) i która wyznacza maksymalną gęstość energii magnetycznej, jaka może być zgromadzona w badanym materiale. Większa remanencja Br, oznacza „silniejszy” magnes, większe -Hc oznacza magnes bardziej trwały.  Wartość (B·H)max jest również pewną miarą „siły” magnesu. Wielkość tę można wyrazić w jednostkach kJ/m3 lub w MGOe, gdzie 1MGOe = 7.9577kJ/m3

Używane klasy magnesów neodymowych, np. N33, N40 oznaczają magnesy o wartościach (B·H)max  bliskich 33MGOe i 40MGOe.

Wyniki badań opisane w cytowanej pracy wskazują, że magnesy zamontowane w dyskach twardych ważą około 10-20g, i charakteryzują się (B·H)max powyżej 300 kJ/m3, co odpowiada wartości 37 MGOe. Wskazywałoby to, że były to magnesy klasy N38 lub wyższej. Dokładniejsze wyniki przedstawione dla jednego z magnesów wynoszą Br≈1,4T, (B·H)max = 355 kJ/m3 =44MGOe i -Hc≈1000kA/m. Mógł to więc być magnes klasy N45.

Trudno mi jednoznacznie odpowiedzieć na pytanie o siłę tych magnesów, rozumianą jako udźwig, czyli minimalny zawieszony ciężar,  przy którym badany magnes przyczepiony do grubej blachy oderwie się. Wielkość ta zależy również od kształtu i rozmiary magnesu. Znając klasę magnesu (np. N45), siłę można obliczyć w przybliżeniu za pomocą jednego z dostępnych w sieci kalkulatorów, np. tu. Na przykład magnes klasy N45 o kształcie dysku o średnicy 2cm i grubości 2mm, przyczepiony do grubej blachy uniósłby zawieszony na nim ciężarek o masie około 2,5kg.