Is jy gepla deur langafstand-pendeltyd? Alhoewel ons u bestemming kan bereik deur die metro te neem, te ry en te vlieg, voel dit steeds asof dit lank duur. Daar is egter 'n tegnologie wat 'n kwalitatiewe sprong in ons pendeltyd kan maak, en dit is magnetiese swewing. Miskien voel u dat magnetiese swewing slegs in films of TV-dramas bestaan. Maar in Julie 2023! Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈) en ander van die Korea Institute of Science and Technology het eers 'n span gevorm om die materiaal te bestudeer. Suiwer loodapatiet is 'n isolator, maar volgens Sukbae Lee en ander is koper-gedoopte loodapatiet wat LK-99 vorm, 'n supergeleier, of 'n metaal by hoër temperature. Alhoewel daar geen bevestigde kamertemperatuur supergeleidende materiaal by normale druk is nie, gee dit ons ook hoop! Kom ons kyk hoe hierdie magiese LK-99 op die magneet presteer!

Ek glo jy het ook gesien dat wanneer die magneet die materiaal van onder af nader, die materiaal opstaan as gevolg van afstoting. Nadat die magnetiese pole verander is, staan die materiaal steeds op as gevolg van afstoting wanneer die materiaal nader.

Hierdie "klein swart kolletjie" bly val of staan soos die NdFeB-magneet nader kom en wegbeweeg. Beide die S-pool en die N-pool is effektief, dit wil sê, afstoting het niks met die magnetiese pool te doen nie, wat anti-magnetisme toon.

Laat ons nie praat of LK-99 regtig supergeleidend is nie. Die NdFeB permanente magneet kan dit laat sweef.

As ons van permanente magnete van NdFeB praat, moet ons Tesla Model S bespreek.

Elon Musk is so dapper dat toe Tesla die bekendstellingsgeleentheid vir sy eerste sedan, die Model S, gehou het, hulle dit nie eens saamgestel het nie. Die onderstel was gebaseer op die Mercedes-Benz CLS, en die aluminiumbakpanele en enjinbedekking is met neodymium-ysterboormagnete aan die staalraam vasgeplak.

Toe Tesla sy eerste twee volgrootte motormodelle gemaak het, het hulle induksiemotors gebruik om die voertuie aan te dryf. Hierdie motors was gebaseer op die oorspronklike motorontwerp van Nikola Tesla, wat 'n briljante ontwerp was wat byna 100 jaar voor die uitvinding van seldsame aardmagnete was.

Induksiemotors genereer hul eie magnetisme en dryf die rotor deur elektrisiteit, en hulle werk sonder enige tipe permanente magnete.

Die induksiemotorontwerp is goed, maar Tesla het in 2017 met goeie rede oorgeskakel na permanente magneetmotors vir die Model 3: die Model 3 is 'n kleiner motor, en dit benodig 'n kleiner motor, maar het steeds baie krag.

Dus, begin met die Model 3, het Tesla neodymium-ysterboormotors gebruik omdat hulle meer ruimtebesparend, ligter is en meer krag kan opwek.

Gebruik van magnete in motors: soos lugversorging, remstelsels, dryfmotors, oliepompe, ens.

Benewens die gebruik in motors, word magnete ook wyd gebruik in selfoonluidsprekers, koptelefoon, vibrasiemotors, elektromagnete, haardroërs, waaiers, yskaste, wasmasjiene, ens.

(Proporsie van magneetgebruik)

Dus, behalwe permanente magnete soos NdFeB, wat is die ander drie hooftipes magnete? Wat is die produksieproses?

Kom ons kyk van naderby!

Laat ons eers die maksimum magnetiese energieproduk van magnete verstaan

Tans is daar drie soorte magnete: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.

Permanente magnete produseer 'n magnetiese veld wat selfs in die teenwoordigheid van 'n opponerende magnetiese veld gehandhaaf word. Elektriese motors wat permanente magnete gebruik, is doeltreffender as dié wat dit nie doen nie. Tans bevat alle bekende sterk magnete seldsame aardelemente, wat sleutelkomponente vir elektriese voertuie en windturbines is. Elemente soos neodymium en torium het sleutelmateriale geword as gevolg van groeiende vraag en beperkte aanbod.

Permanente magnete is uniek omdat hulle, sodra dit geproduseer is, magnetiese vloed bied sonderenergy input, wat nul bedryfskoste tot gevolg het. Daarteenoor benodig elektromagnetiese magnete 'n deurlopende stroom om 'n magnetiese veld te genereer.

'N Belangrike eienskap van permanente magnete is dat hulle hul magnetiese veld handhaaf, selfs in die teenwoordigheid van 'n opponerende eksterne magnetiese veld. As die sterkte van die opponerende magnetiese veld egter hoog genoeg is, sal die interne magnetiese kerne van die permanente magneet in lyn wees met die opponerende magnetiese veld, wat demagnetisering tot gevolg het.

Permanente magnete dien in wese as energiebergingstoestelle. Energie word ingespuit tydens die aanvanklike magnetiseringsproses, en as dit behoorlik vervaardig en hanteer word, sal dit onbepaald in die magneet bly. Anders as 'n battery, raak die energie in 'n magneet nooit op nie en bly dit beskikbaar vir gebruik. Dit is omdat magnete geen netto effek op hul omgewing het nie. In plaas daarvan gebruik hulle hul energie om ander magnetiese voorwerpe aan te trek of af te weer, wat help met die omskakeling tussen elektriese en meganiese energie.

Die energie van 'n magnetiese veld is eweredig aan die produk van B en H. Wanneer die produk van BH gemaksimeer word (aangedui as (BH)max), die minimum volume magneet is nodig om 'n gegewe magnetiese veld in 'n gegewe gaping te produseer. Hoe hoër die (BH) maksimum, hoe kleiner is die volume magneet nodig om 'n gegewe vloeddigtheid te produseer. (BH)max kan beskou word as die statiese magnetiese energie per eenheidsvolume van die magneetmateriaal. BH word gemeet inMega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.

In die permanente magneetbedryf verteenwoordig die maksimum magnetiese energieproduk die magnetiese energiedigtheid van die permanente magneet en is dit die mees gebruikte parameter om die prestasie van permanente magnete te karakteriseer.

Klassifikasie van permanente magnete

Permanente magnete kan in vier tipes verdeel word:neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)Enceramic or ferrite magnets.

Kom ons begin met die mees koste-effektiewe magnete:Neodymium Iron Boron Magnets

Neodiummagnete (NdFeB) is een van die mees gebruikte permanente magneetmateriaal in kommersiële toepassings, bekend vir hulhigh magnetic energy productEnmagnetic strength.

Neodiummagnete is diestrongesten die meestecontroversialMagnete. Hulle behoort tot die kategorie seldsame aardmagnete omdat hulle uit neodymium-, yster- en boorelemente bestaan.

As gevolg van die ysterinhoud word neodymium ysterboormagnete maklik geoksideer en het hulle swak korrosiebestandheid, en benodig dikwels bedekkings soos nikkelplatering, epoksiebedekking of sinkbedekking.

Dit is egter produkte met 'n hoë energiedigtheid (tot55 MGOe) met 'n hoë taaiheid, en deur dit te gebruik, kan kleiner hardeskyfaandrywers, motors en klanktoerusting gebruik word.

Die bedryfstemperatuurreeks van neodymiummagnete is80°C to 200°C. Neodymiummateriaal van hoë gehalte wat hierbo kan werk120°Ckan redelik duur word.

Met inagneming van koste-effektiwiteit, is neodymiummagnete beslis die eerste keuse.

Miskien dink u dat die werktemperatuur van my magneet 200 ° C sal oorskry, so is dit onmoontlik om die magneet in hierdie omgewing te gebruik? Hierdie probleem kan opgelos word deur sanitêre kobaltmagnete.

Salmium Kobalt (SmCo) is a premium permanent magnet material primarily made from cobalt and samarium, making it the most costly magnetic material to produce. Its high cost is mainly due to the significant cobalt content and the brittleness of the samarium alloy.

Hierdie permanente magnete is baie korrosiebestand en kan temperature van tot en met350°C, en soms selfs tot500 degrees. Hierdie temperatuurveerkragtigheid gee hulle 'n duidelike voordeel bo ander soorte permanente magnete wat minder hitteverdraagsaam is. Net soos neodymiummagnete, benodig samariumkobaltmagnete ook bedekkings om korrosie te voorkom.

Die nadeel van hierdie magneetvariëteit is egter die lae meganiese sterkte. Soutgehalte Kobaltmagnete kan maklik bros word en krake ontwikkel. Nietemin, in gevalle waar hoë temperatuur en korrosieweerstand noodsaaklik is, kan samariumkobaltmagnete die geskikste opsie wees.

Neodymiummagnete blink uit in laer temperature, terwyl Sammonium Kobaltmagnete die beste presteer byhigher temperatures. Neodymiummagnete is bekend daarvoor dat dit die kragtigste permanente magnete by kamertemperatuur en tot ongeveer 180 grade Celsius is, gebaseer op remanente magnetisering (Br). Hul sterkte neem egter aansienlik af namate die temperatuur toeneem. Soos temperature naby 180 grade Celsius, begin Sammonium Kobalt magnetesurpassNeodymium magnete in prestasie.

Sammonium Kobalt is die second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. Dit word algemeen gebruik in die lugvaartbedryf en ander sektore wat prestasie bo koste prioritiseer.

Samarium-kobaltmagnete, wat in die 1970's ontwikkel is, vertoon 'n hoër magnetiese sterkte in vergelyking met keramiek- en aluminium-nikkel-kobaltmagnete, hoewel dit tekort skiet aan die magnetisme wat neodymiummagnete bied. Hierdie magnete word hoofsaaklik in twee groepe geklassifiseer op grond van hul energievlakke. Die eerste groep, bekend asSm1Co5 (1-5), spog met 'n energieprodukreeks wat strek vanaf15 to 22 MGOe. Aan die ander kant, die tweede groep, Sm2Co17 (2-17), omvat 'n energiereeks van22-32 MGOe.

Beide samariumkobalt- en neodymiummagnete word van poeiermetale vervaardig. Hulle word saamgepers onder die invloed van 'n kragtige magnetiese veld voordat hulle 'n sinteringsproses ondergaan.

Neodymiummagnete is baie sensitief vir omgewingsfaktore, terwyl samariumkobalt-seldsame aardmagnete uitstekende korrosieweerstand toon. Samariumkobalt seldsame aardmagnete kan hoë temperature verduur sonder om hul magnetisme te verloor, terwyl neodymiummagnete versigtig bo kamertemperatuur gebruik moet word. Neodymiummagnete is duursamer in vergelyking met samarium-kobaltmagnete en kan maklik bewerk en in magnetiese samestellings opgeneem word. Beide materiale noodsaak die gebruik van diamantgereedskap, EDM of slyp tydens die bewerkingsproses.

Kom ons leer dan oor Alnico magnete

Aluminium nikkel kobalt magnete (AlNiCo) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of aluminium, nikkel en kobalt.They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by T. Mishimain Japan during the early 20th century.

Ten spyte van hul noemenswaardige remanensie, lei hul relatief beskeie taaiheid tot 'n verminderde magnetiese energieproduk (BH) maksimum in vergelyking met ander magneettipes. Cast AlNiCo beskik oor die vermoë om in ingewikkelde vorms gevorm te word, terwyl gesinterde AlNiCo effens minder magnetiese eienskappe vertoon, maar uitstekende meganiese eienskappe as gevolg van sy fyn korrelstruktuur, wat 'n eenvormige vloedverspreiding en verbeterde meganiese sterkte tot gevolg het.

Sintering AlNiCo omvat induksiesmelting, maal in fyn deeltjies, druk, sinter, toets, bedek en magnetiseer. Verskeie vervaardigingsmetodes beïnvloed die magneeteienskappe, met sintering wat meganiese eienskappe verbeter en die energiedigtheid verhoog.

Gesinterde AlNiCo-magnete kom in grade wat wissel van1.5 to 5.25 MGOe, terwyl gegote magnete wissel van5.0 to 9.0 MGOe. Anisotropiese AlNiCo magnete bied pasgemaakte magnetisering rigting opsies, wat waardevolle veelsydigheid bied.

Aluminium Nikkel Kobaltlegerings vertoon hoë maksimum werktemperature en uitsonderlike korrosiebestandheid. Sommige aluminium nikkel kobalt grade kan funksioneer by temperature wat oorskry500°C. Hierdie magnete word wyd gebruik in mikrofone, luidsprekers, elektriese kitaaropvangs, motors, reisgolfbuise, saalsensors en verskeie ander toepassings.

Laat ons ten slotte die magneet met die meeste prysvoordeel verstaan, naamlik ferrietmagneet.

Ferriet magnete, also known asKeramiek magnete, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their ekonomiese pryse, effektiewe weerstand teen korrosie en die vermoë om stabiliteit by hoë temperature tot250°C.

Terwyl hul magnetiese eienskappe isnot as strong as those of NdFeB magnets, die koste-effektiwiteit van ferrietmagnete maak hulle goed geskik virlarge-scaleVervaardiging. Hierdie kostevoordeel spruit uit die gebruik van goedkoop, geredelik beskikbare materiale wat nie-strategies van aard is.

Keramiekmagnete kan isotropies wees, met eenvormige magnetiese eienskappe in alle rigtings, of anisotropies, wat magnetisering vertoon in ooreenstemming met die spanningsrigting. Die sterkste keramiekmagnete kan 'n magnetiese energie van 3.8 MGOe, wat hulle die swakste tipe permanente magneet maak. Ten spyte van hul beskeie magnetiese eienskappe, bied hulle uitstekende veerkragtigheid teen demagnetisering in vergelyking met ander magneettipes.

Keramiekmagnete vertoon 'nlow magnetic energy produk en besitexcellent corrosion resistance,algemeen gebruik saam met lae koolstofstaal komponente en geskik vir gebruik in matige temperatuur omgewings.

Die vervaardigingsproses van keramiekmagnete behels druk en sintering, met die aanbevole gebruik van diamantslypwiele as gevolg van hul bros aard.

Oor die algemeen bied keramiekmagnete 'n balans tussen magnetiese sterkte en kostedoeltreffendheid, met hul brosheid wat teengewerk word deur uitstekende korrosiebestandheid. Hulle is duursaam, bestand teen demagnetisering en 'n koste-effektiewe opsie vir verskeie toepassings soos speelgoed, handwerk en motors.

Skaars aardmagnete verhoog die gewig of grootteoorwegings aansienlik, terwyl ferriete verkieslik is vir toepassings wat nie 'n hoë energiedigtheid benodig nie, soos kragvensters, sitplekke, skakelaars, waaiers, blasers in toestelle, sommige kraggereedskap en klanktoerusting.