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Universidad EAFIT
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Electroimán

Desarrollo de imán con energía eléctrica que permite obtener campos electromagnéticos uniformes a partir de una corriente eléctrica y la separación magnética de materiales.

Esta tecnología corresponde a un electroimán dipolar tipo-H para la caracterización magnética de materiales por métodos estáticos e inductivos. Un electroimán es un imán que genera campos electromagnéticos a partir de una corriente eléctrica, este específicamente funciona con dos polos para optimizar la generación de campos magnéticos uniformes en una región específica donde se coloca una muestra, logrando intensidades comparables o mayores que las obtenidas con sistemas comerciales y haciendo uso de una estructura con menores dimensiones, menor peso, acudiendo a un diseño estructural con geometrías y disposición de los elementos específicas que permiten lograr este objetivo.


¿Para qué sirve?

Las aplicaciones de electroimanes buscan un flujo electromagnético variable, por ejemplo, para la medición de propiedades magnéticas en materiales, en materiales micro y nano estructurados como partículas micrométricas, materiales magnéticos blandos, películas delgadas mono y policristalinas, entre otros.

La caracterización magnética de materiales tiene relevancia en diferentes campos de investigación en física como en aplicaciones tecnológicas. Para esta caracterización se requiere en ocasiones de un circuito magnético que permita obtener una densidad de flujo magnético continuo y uniforme, en la región donde se colocan las muestras de material. Además, para la caracterización magnética de materiales, se requieren densidades de flujo magnético intensas, y variables que permitan, por ejemplo, analizar curvas de histéresis de los materiales que se examinen.


¿Cómo funciona?

Teslámetro digital embebido para la caracterización magnética de materiales electroimán dipolar tipo H, que por su estructura física mejora la relación densidad de flujo magnético/peso por potencia de entrada.


Más específico...

Los transductores de campo magnético constituyen una herramienta indispensable en los experimentos de caracterización magnética de materiales. El campo magnético aplicado sobre la muestra bajo estudio, bien sea alterno o continuo, debe ser medido con la mayor exactitud posible con el fin de obtener de manera confiable las propiedades magnéticas de la muestra, tales como campo magnético de saturación, campo magnético coercitivo, susceptibilidad magnética, coeficiente Hall, coeficiente de magnetorresistencia, entre otras. La evolución en los procesos de microfabricación y purificación del silicio ha permitido desarrollar transductores de efecto Hall cada vez más compactos, con bajas pérdidas por corrientes de fuga inversas y con sensibilidades ajustables a los campos magnéticos típicos de los laboratorios de magnetometría, que varían en el orden de unos cuantos Teslas. La producción a escala industrial también ha permitido reducir ampliamente los costos de este tipo de transductores, haciéndolos comunes en áreas como la magnetometría, industria automovilística, robótica y ciencia básica.

Teniendo en cuenta la conveniencia de los transductores Hall para medidas de campo magnético en espacios reducidos, tales como los presentes en las regiones interpolares de electroimanes de laboratorio, bobinas de pequeños diámetros, entrehierros de motores, parlantes, entre otros, es una buena opción para estas aplicaciones implementar teslámetros dedicados compactos, compuestos por transductores Hall más etapas analógicas de acondicionamiento de señal y circuitos digitales basados en microcontroladores, los cuales ejecutan el procesamiento de la señal de campo magnético, permitiendo no solo visualizar las medidas en una pantalla sino gestionar los datos adquiridos, para que estos puedan ser almacenados en memoria y ser recuperados en el momento en que el usuario lo desee.

Ventajas:

  • El bajo nivel de histéresis en la curva de Campo Magnético vs Corriente aplicada en el sistema de bobinas.
  • Tiene menores dimensiones, menor peso y una mayor relación de densidad de flujo magnético (peso x potencia de entrada) que los electroimanes que se encuentran comercialmente.
  • Permite generar un campo magnético uniforme y homogéneo hasta de 1T en una columna de 4 cm2 de área y 1 cm de longitud.
  • Permite operación continua en ciclos de trabajo y garantiza estabilidad y repetibilidad de las medidas.
  • Cuenta con un sistema digital dedicado para la medida de la densidad de flujo magnético.
  • Todos los componentes son de bajo costo y asequibles en el medio local.


Registro de propiedad intelectual 

Patente No. NC2016/0006122


Nuestros investigadores

Álvaro Andrés Velásquez Torres

Doctor en Física, Universidad de Antioquia. Maestría en Física, Universidad de Antioquia y Físico, Universidad de Antioquia. Coordinador de la maestría en Física Aplicada.