Imãs Permanentes Apresentação

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Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Eng. Eletrônica e de Telecomunicações
Eletricidade V – Imãs Permanentes
ÍNDICE
1 - INTRODUÇÃO
2 - CONSTITUIÇÃO DOS ÍMAS PERMANENTES 
3 - CARACTERIZAÇÃO GERAL DE IMÃS PERMANENTES
4 - CARACTERIZAÇÃO MAGNÉTICA DE UM IMÃ PERMANENTE
5 – PROPRIEDADES MAGNÉTICAS
6 – PROCESSO DE PRODUÇÃO
7 – APLICAÇÕES
8 – CONCLUSÃO
9 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1 - INTRODUÇÃO
Um imã é qualquer objeto que exibe um campo magnético externo. Entretanto, isto não faz 
necessariamente um ímã permanente, como inclui também eletromagnéticos feitos de 
correntes e que carregam fios.
Um imã permanente é um material que quando inserido dentro de um campo magnético 
forte não irá apenas começar a exibir um campo magnético de si próprio, mas também 
continua a exibir um campo magnético, uma vez removido de seu campo magnético original, 
por um longo período de tempo em condições normais de trabalho. 
Este campo poderia permitir o imã exercer força (capacidade de atrair ou repelir) em outros 
materiais magnéticos. O campo magnético exibido pode então estar contínuo sem 
enfraquecer o material fornecido nem estar sujeito a uma mudança de ambiente 
(temperatura, campo desmagnetizado, etc.). 
A capacidade para continuar exibindo um campo enquanto resisti a ambientes diferentes 
ajuda a definir as capacidades e as aplicações em que um imã pode estar bem utilizado. 
2 – CONSTITUIÇÃO DOS IMÃS PERMANENTES
Os ímãs permanentes se constituem, em termos gerais, dos imãs permanentes de terra 
não raros (não-raros) e ímãs permanentes de terra raros (terras-raras). Os ímãs de terra 
não-raros incluem os imãs Aluminum-Nickel-Cobalt de Alnico e os Cerâmicos Strontium e 
Ferrita de Barium. Já os ímãs do tipo “terras-raras” incluem o Sm-Cia (Samarium-Cobalto) 
e o Nd-Fé-B (Neodymium-Iron-Boron). 
Embora os ímãs de terra não-raros sejam usados na maioria das aplicações devido a seu 
baixo custo econômico, os ímãs terras-raras também são utilizados por apresentarem 
características distintas, tal como, grande índice de desempenho para ímãs permanentes 
em relação ao Valor Máximo (Produto Máximo de Energia). Este parâmetro geralmente é
usado para descrever como "forte" o material do imã permanente. O Produto máximo de 
Energia, (BH) Max, é representado pela ponta na curva de Histerese em que o produto da 
força magnética H e a indução magnética B alcançam um valor máximo.
Os ímãs permanentes, de um modo geral, sofrem um processo de magnetização externa o 
que acarretará num armazenamento de campo pelo ímã; ou seja, uma identidade 
magnética do material. As funções e aplicações de ímãs permanentes estão mais 
diretamente envolvidas na conversão de energia elétrica em mecânica ou vice-versa. O 
segmento de alto-falantes é o mais significativo, representando mais de um quarto do 
mercado de ímãs permanentes.
3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DOS IMÃS PERMANENTES
Os ímãs permanentes são caracterizados através das seguintes classes:
a) Martensíticos ou temperados: criação de campos de tensão pela transformação 
martensítica. Exemplos: aços ligados, etc.
b) Ligas endurecidas por precipitação: formação de precipitados finos. Exemplos: Alnicos, 
Comalloy, Renalloy, etc.
c) Ligas endurecidas por deformação: tensões, texturas e transformação de fase 
introduzidas por deformações a frio. Exemplos: Vicalloy II, aços com alto Mn, etc.
d) Ligas endurecidas por formação de super-reticulado: endurecimento magnético por 
reação ordem-desordem. Exemplo: Vicalloy, Pt-Co, etc
e) Cerâmicos sinterizados: ferrimagnetismo, alta anisotropia magneto cristalina. Exemplo: 
Ferrites.
f) Cerâmicos aglomerados: ferrimagnetismo, alta anisotropia magneto cristalina. Exemplo: 
Ferrite de bário.
g) Ligas metálicas sinterizadas: precipitação e ligas de alta anisotropia magneto cristalina. 
Exemplo: Alnicos, Sm-Co, etc.
h) Ligas metálicas aglomeradas: precipitação e ligas de alta anisotropia magneto cristalina. 
Exemplo: Alnicos, Sm-Co, etc
4 – CARACTERIZAÇÃO MAGNÉTICA DE UM IMÃ PERMANENTE
Os ímãs possuem pólos livres, o circuito magnético é aberto. O fato do circuito 
magnético ser aberto acaba fazendo com que o campo magnético sofra uma redução 
do valor original.
Os valores de remanência e coercividade determinam a “dureza magnética” de um 
material. No caso dos ímãs permanentes é importante que se tenha um valor alto de 
coercividade justamente para que o campo magnetizante se mantenha o mais próximo 
possível do valor original.
O produto BH, produto energético do material, relaciona o campo H do entreferro, 
espaço aberto do circuito magnético, com o volume tanto do material como do 
entreferro. A equação é obtida a partir da lei circuital de Ampére. Sendo:
Onde:
Bm = intensidade de campo do material;
Hm = campo magnético do material(ímã);
He = campo magnético do entreferro;
Ve = volume do entreferro;
Vm = volume do material;
A curva de desmagnetização, apresenta pela figura no segundo quadrante, demonstra que 
o ponto de operação de um ímã muitas vezes não coincidi com o ponto de máxima energia, 
[BH]max. O ponto de operação é dado pelo encontro da reta com a curva, a inclinação da 
reta depende da relação comprimento/diâmetro do ímã.
5 – PROPRIEDADES MAGNÉTICAS
A tabela abaixo qualifica os vários materiais usados como ímãs, definindo os valores 
de remanência, coercividade e máximo produto energético. Ela apresenta uma ordem 
cronológica da descoberta dos compostos. 
Na continuação da tabela é importante notar o aumento considerável do valor de 
coercividade ao longo do tempo.
Com isso, há um melhoramento da qualidade dos ímãs permanentes. 
6 – PROCESSO DE PRODUÇÃO
Os ímãs permanentes apresentam processo de manufatura diferenciados para cada 
tipo de material. O principais materiais usados para fabricação dos ímãs são:
a. Anilcos: Os Anilcos são compostos por vários tipo de ligas, destacando três 
metais ferromagnéticos: ferro, cobalto e níquel. O Anilcos são divididos em 
fundidos e sinterizados, se comparado com outros materiais mais usados 
atualmente, pode-se perceber com facilidade a inferioridade nas propriedades 
magnéticas. Mesmo assim, por muito tempo os Anilcos dominaram o mercado de 
ímãs. O processo de fabricação de Anilcos é divido em três partes. Em primeiro 
lugar, as ligas são aquecidas até 1250°C, depois resfriadas até 500°C e finalmente 
são mantidas na temperatura de 600°C por algumas horas. A magnetização do 
material sob um forte campo magnético geralmente ocorre na segunda etapa do 
processo de produção.
b. Ferrites de bário: O ferrite de bário é obtido a partir de uma mistura de pós de óxido 
de ferro e carbonato de bário e misturada e calcinada de modo a se produzir o 
hexaferrato de bário(BaO.6Fe2O3). É extremamente importante que se obtenha 
partículas finas para uma melhor densificação e aumento do valor de coercividade, 
propriedade magnética inversamente proporcional ao tamanho de grão. O 
processamento usual envolve duas etapas: a calcinação e a sinterização 
acompanhada da densificação.
PROCESSO DE OBTENÇÃO DE FERRITES
c. Terras-Raras: Os ímãs são muito semelhantes ao ferrites no modelo de obtenção, os ímãs 
de Sm-Co desenvolveram-se após a década de 60. Tantos os ímãs de ferrite como os de terras-
raras apresentam elevada anisotrópia magnética. Veja abaixo o detalhamento do processo de 
fabricação:
PROCESSO DE OBTENÇÃO DE TERRAS-RARAS
d. Ímãs Aglomerados: Os aglomerados são compostos de material polimérico, determinando 
as propriedade mecânicas, e partículas magnéticas, que determinam as características 
magnéticas. O diferencial dos ímãs aglomerados em relação aos sinterizados está na 
maleabilidade mecânica. O que faz com que os aglomerados tenham vantagens econômicas e 
técnicas sobreos sinterizados, que devido ao seu processo de fabricação tornam complexo a 
possibilidade de produção de ímãs flexíveis e de formas variadas.
Veja abaixo o detalhamento do processo de fabricação:
PROCESSO DE OBTENÇÃO DE AGLOMERADOS
7 - APLICAÇÕES
Entre as diversas aplicações de Imãs Permanentes são destacados os seguintes grupos 
maiores: transdutores acústicos, motores e geradores, dispositivos magneto-mecânicos, e 
campo magnético e sistemas de formação de imagens. Encontram-se imãs permanentes 
em muitos produtos, tal como televisões, telefones, computadores, sistemas áudios e 
automóveis.
Na seleção de tais ligas são levados em conta fatores como: temperatura de operação, 
efeitos de desmagnetização, intensidade do campo de indução, características ambientais, 
espaço disponível para os vários movimentos possíveis etc.
Todos esses fatores devem ser observados antes de se selecionar um ímã a ser 
utilizado para operar, por exemplo, um reed switch (interruptor magnético de lâminas) ou 
um sensor de lâminas numa aplicação específica.
8 - CONCLUSÕES
Após a realização do trabalho chegamos às seguintes considerações em
relação aos ímãs permanentes:
- Os ímãs permanentes não devem ser expostos a fortes radiações durante grandes 
períodos de tempo. Algumas propriedades magnéticas poderão sofrer alterações.
- Ter sempre em conta a máxima temperatura a que o ímã será exposto. 
Basicamente, ao aumentarmos a temperatura, diminuem as propriedades magnéticas.
9 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] LANDGRAF, F.;RODRIGUES,D.; Materiais magnéticos - Seleção e controle de qualidade, 
Capítulo 7
[2] Metaltag Ltda, Fabricante de ímãs permanentes, http://www.metalmag.com.br/ 
produtos.htm
[3] Magneto Ltd, fabricante de ímãs permanentes, 
http://www.magnetosgerais.com.br/index2.htm