Panduan Magnet Ferrite, Alnico dan Neodymium Untuk Projek Rekacipta

Panduan pemilihan magnet kekal yang bersesuaian untuk projek rekacipta anda. Umumnya anda akan dapati mencari magnet kekal yang sesuai merupakan proses yang memeningkan kepala kerana magnet yang menepati saiz, bentuk atau kekuatan yang spesifik sukar diperolehi secara off-the-shelf di Malaysia melainkan magnet perhiasan dan mainan.

Meskipun pilihan dalam negara adalah terhad, ianya boleh diperolehi dari pembekal online yang hampir kesemuanya dari luar negara.


Janies-Jenis Magnet


Magnet Ferrite / Seramik

Magnet yang paling mudah diperolehi adalah dalam bentuk Ferrite (juga dikenali sebagai magnet seramik). Ianya boleh diperolehi secara surplus daripada pembesar suara, motor DC, magnet perhiasan (cth magnet peti sejuk) dan pelbagai sumber bahan terbuang.
 

Magnet yang boleh diperolehi di kedai alat tulis. Kesemua magnet di atas adalah dari jenis Ferrite.

Magnet Ferrite yang diperolehi daripada pembesar suara, dan motor DC. Foto di atas menunjukkan dua jenis rekabentuk iaitu ring dan arc. Magnet berbentuk arc biasanaya digunakan dalam motor DC

 

Jalur magnet ferrite fleksibel dileraikan dari sealer pintu peti sejuk, ianya juga boleh diperolehi secara off-the-shelf dalam panjang terhad (sekitar 15cm) di kedai alat tulis tertentu.

Untuk projek rekacipta tertentu contohnya untuk rekaan turbin / janakuasa elektrik, magnet berkekuatan tinggi adalah pilihan lebih baik berbanding magnet Ferrite.

Janakuasa elektrik memerlukan magnet yang menghasil jalur fluks magnetik (magnetic flux) yang padat. Semakin tinggi kekuatan sesuatu magnet dan semakin padat pola fluks magnetiknya, maka semakin tinggilah potensi janakuasa elektrik magnet tersebut.

Magnet Alnico (AlNiCo)


Magnet yang berkekuatan sederhana dari jenis Alnico (aloi Aluminium (Al), Nickel (Ni), Cobalt (Co)) boleh diperolehi secra off-the-shelf dari penjual tertentu sahaja. Magnet Alnico digambarkan di bawah saya perolehi dari sebuah kedai alat tulis di Telawi, Bangsar, Kuala Lumpur. Satu pembelian impulsif.

 

Magnet Alnico berbentuk disk. Meskipun ianya dilabel sebagai “Super Strong Magnet” dan mempunyai kekuatan lebih tinggi daripada magnet Ferrite, magnet Alnico dikategorikan sebagai magnet berkekuatan sederhana.
 

Magnet Samarium Cobalt (SmCo)

Magnet Samarium Cobalt (aloi Samarium (Sm), Cobalt (Co)) merupakan magnet berkekuatan tinggi, tetapi amat sukar diperolehi di pasaran. Dari segi kekuatan, magnet dari jenis ini adalah rendah daripada Neodymium tetapi ianya berupaya menahan suhu kepanasan lebih tinggi (sehingga 300 darjah Celsius).

Ia juga jauh lebih mahal daripada magnet Neodymium. Saya secara peribadi belum pernah menemui magnet jenis di pasaran Malaysia.

Nota: Magnet Samarium Cobalt dan Neodymium dikenali sebagai rare earth magnet kerana kedua-dua unsur (Samarium dan Neodymium) tergolong di dalam kumpulan rare earth di dalam jadual berkala unsur (periodic table of elements).

Contoh magnet Samarium Cobalt berbentuk ring, disk dan block.

Magnet Neodymium (NeFeB)

Magnet berkekuatan tertinggi adalah dari jenis Neodymium (aloi Neodymium (Ne), Iron (Fe) dan Boron (B)). Ia juga dikenali juga sebagai NeFeB atau NIB atau rare earth magnet. Secara off-the-shelf, saya hanya berjaya menemui di Ace Hardware, Mid Valley Megamall dalam saiz dan jumlah yang kecil.

Magnet dari jenis Alnico dan Neodymium kelihatan hampir serupa pada pandangan mata kasar kerana warna logam saduran yang digunakan adalah sama. Kedua-dua magnet biasanya disadur dengan lapisan logam Nickel

Tips: Sekiranya tidak dilabelkan, satu-satunya cara ringkas untuk membezakan magnet Alnico dan Neodymium adalah dari segi teknik pembungkusan yang digunakan.

Magnet Alnico biasanya dibungkus dengan menampalnya pada cardboard dengan gam sahaja. Bagi magnet Neodymium pula, oleh kerana kekuatan tarikannya yang terlalu tinggi, ia memerlukan pengasingan sama ada secara fizikal (menggunakan penjarak - spacer) atau secara magnetik (sebaran jalur fluks magnetik dihadkan menggunakan bar Ferrite) bagi mengelakkan ianya menarik segala objek logam ferromagnetic di persekitarannya.

Ini bagi memudahkan penyimpanan, pengangkutan dan penjualan.

 

Magnet Neodymium yang saya perolehi diasingkan secara magnetik menggunakan bar Ferrite.

Saya didapati gelang magnetik yang dikatakan diperbuat daripada magnet Neodymium mempunyai kekuatannya yang lemah.

Sebagai perbandingan 2 magnet Neodymium gred tinggi (cth: N52) sebesar syiling 10 sen sekiranya dilekatkan bersama mampu menyebabkan lebam dan luka jika kulit anda tersepit diantaranya.
Ianya hanya boleh dileraikan dengan pisau kerana tarikannya terlalu kuat (belajar dari kesilapan saya sendiri, jangan menggunakan tukul dan pahat kerana magnet jenis juga ini adalah rapuh).

Kekuatan magnet Neodymium yang bersaiz lebih besar pula mampu meretakkan tulang sekiranya jari anda tersepit diantaranya. Tidak sesuai untuk mainan kanak-kanak!

Magnet daripada actuator cakera keras (Hard Drive) adalah daripada jenis Neodymium sekitar gred N30 (gred tertinggi adalah N52). Begitu juga dengan pengawal kedudukan lensa didalam pemacu cakera optik CD dan DVD, namun saiznya adalah terlalu kecil (sekitar 5mm x 5mm x 2mm).

Magnet Neodymium gred N digunakan di dalam peranti sebegini kerana ianya tahan kepada kepanasan sehingga 80 darjah Celsius. Suhu operasi maksimum cakera keras adalah antara 50-60 darjah Celsius.

Magnet dari actuator cakera keras, berbentuk segment

 

Magnet Neodymium di dalam pengawal kedudukan lensa sebuah pemacu cakera optik.

Panduan Pemilihan Magnet


Bentuk dan Dimensi Fizikal Magnet
 
Terdapat beberapa bentuk magnet yang umum seperti block, ring, cube, rod, arc dan sebagainya. Setiap bentuk sesuai untuk aplikasi projek rekacipta yang berbeza. Oleh kerana pilihan yang amat terhad di Malaysia, anda perlu membuat pembelian online sekiranya projek rekacipta anda memerlukan bentuk dan dimensi magnet yang spesifik.


Arah Kekutuban


Arah kekutuban (polarity) magnet yang biasa ditemui diperincikan di dalam rajah di bawah.
 
Walaupun demikian, terdapat pelbagai variasi kepada arah kekutuban magnet terutama bagi magnet berbentuk block, sama ada kekutuban merentasi ketebalan magnet (through the thickness) seperti contoh di dalam rajah di atas, atau kekutuban merentasi lebar magnet (through the width), atau kekutuban merentasi panjang (through the length).

Berhati-hati semasa memilih dengan memastikan arah kekutuban adalah seperti yang anda perlukan.




Parameter Magnetik


Terdapat pelbagai parameter magnetik yang perlu dipertimbangkan di dalam pemilihan magnet seperti Lengkok BH, namun untuk kebanyakkan projek rekacipta, 3 parameter utama di bawah adalah memadai.

Jenis Magnet	Parameter Magnetik
	Br	BH	Tmax
Neodymium N40 40H 40SH 40UH 40EH	12,800 12,800 12,800 12,800 12,800	40 40 40 40 40	80 120 150 180 200
Samarium Cobalt	10,500	26	300
Alnico	12,500	5.5	540
Ferrite	3,900	3.5	300

1. Br – Dikenali sebagai Residual Induction. Ianya menunjukkan kepadatan jalur fluks (magnetic flux) per inci persegi bagi sesuatu magnet. Jika jumlah ini dibahagi dengan 6.5 maka kekuatan magnet dalam unit Gauss boleh diperolehi (cth: 12,800 / 6.5 = 1969 Gauss)
   
2. BH – Unit kekuatan keseluruhan magnet dalam unit Megagauss-Oersted (MGOe). Semakin tinggi nilai BH, semakin kuat sesuatu magnet itu.
   
3. Tmax – Suhu (dalam unit Celsius). Ianya merupakan suhu maksimum operasi magnet sebelum kekuatannya mula menjadi lemah (demagnetization). Sebagai contoh magnet Neodymium gred N40 akan mula menjadi lemah apabila suhu melangkaui 80 darjah Celsius, manakala Neodymium gred 40EH hanya akan menjadi lemah apabila suhu melangkaui 200 darjah.

Bagaimana Mengaplikasikan Maklumat Parameter Magnetik Ini?

Magnet yang mempunyai jalur fluks yang padat mempunyai potensi yang lebih baik untuk digunakan di dalam projek rekacipta yang memerlukan induksi dan aruhan elektrik seperti rekacipta turbin janakuasa elektrik. Berdasarkan jadual di atas dapat dilihat bahawa magnet Neodymium mempunyai nilai Br tertinggi, diikuti oleh magnet Alnico. Maka jika pilihan sumber magnet anda adalah terhad, magnet Alnico adalah alternatif yang lebih murah dan sesuai berbanding magnet Samarium Cobalt dan Ferrite untuk projek sedemikian.

Nilai BH pula dari segi praktik menunjukkan kekuatan daya tarikan dan tolakkan yang dapat dihasilkan magnet tersebut. Jika projek rekacipta anda memerlukan daya tarikan / tolakkan tinggi seperti rekaan motor dan actuator berkekuatan tinggi, maka magnet Neodymium dan Samarium Cobalt adalah pilihan yang lebih sesuai.

Nilai TMax menunjukkan bahawa magnet Alnico mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap suhu berbanding magnet-magnet lain. Maka untuk projek rekacipta yang melibatkan operasi magnet dalam suhu tinggi, magnet Alnico adalah lebih bersesuaian kerana ia lebih sukar dilemahkan (demagnetization).

Sebagai contoh, masalah demagnetization merupakan antara isu kritikal terutama di dalam rekaan motor elektrik berkuasa tinggi seperti yang digunakan di dalam rekacipta kereta elektrik dan hybrid. Motor elektrik daripada magnet Neodymium mampu menghasilkan torque yang tinggi untuk mengerakkan kereta namun akan menjadi lemah akibat kepanasan terutama bagi perjalanan jauh.

Rekaan kereta hybrid seperti Toyota Prius mengatasi masalah ini dengan mematikan motor secara berkala sepanjang tempoh perjalanan bagi menyejukkan motor, manakala model elektrik sepenuhnya seperti Tesla Roadster bergantung kepada sistem penyejukkan udara.





Kompas


Apabila berkerja dengan magnet, alat terpenting adalah sebuah kompas. Seperti yang umum diketahui, jarum kompas juga adalah diperbuat daripada magnet, maka ianya sangat berguna untuk mengenalpasti kutub magnet terutama bila anda bermain dengan hukum tangan kiri / kanan Fleming.

 

Kepala jarum kompas adalah berkutub Utara maka ianya tertarik kepada kutub Selatan magnet. Kompas diatas boleh diperolehi dari kedai menjual kelengkapan perkhemahan pada harga sekitar RM4.

Diharap panduan ini sedikit sebanyak membantu anda mengaplikasikan magnet di dalam projek rekacipta anda. Sebarang komen dan soalan adalah dialu-alukan.