Какво трябва да знаете за магнитите преди да разберете магнитното въздушене
Не ви ли притеснява времето, което прекарвате на разстояние? Въпреки че можем да стигнем до вашата дестинация с метро, кола и самолет, все още се чувстваме, че отнема много време. Има обаче технология, която може да направи качествен скок в времето ни за пътуване до работа, а това е магнитно левитиране. Може би смятате, че магнитното левитиране съществува само във филмите или телевизионните драми. Но през юли 2023! Сукбае Лий (이석배), Джи-Хун Ким (김지훈) и други от Корейския институт по наука и технологии първо формирали екип, който изучавал материала. Чистият оловен апатит е изолатор, но според Сукбае Лий и други, медният оловен апатит, който образува LK-99 е свръхпроводник или метал при по-високи температури. Въпреки че няма потвърден суперпроводящ материал при нормално налягане, той също ни дава надежда! Да видим как ще се справи този магически LK-99 на магнита!
Мисля, че сте видели, че когато магнитът се приближи до материала отдолу, материалът се изправи поради отблъскване. След промяна на магнитните полюси, материалът все още стои, поради отблъскване, когато се приближава до материала.
Тази "малка черна точка" пада или се издига, докато магнитът NdFeB се приближава и се отдалечава. И S-полюсът, и N-полюсът са ефективни, т.е. отблъскването няма нищо общо с магнитния полюс, показвайки антимагнетизъм.
Нека не говорим дали LK-99 наистина е свръхпроводящ. Постоянният магнит от NdFeB може да го накара да левитира.
Като говорим за постоянни магнити от NdFeB, трябва да говорим за Tesla Model S.
Илон Мъск е толкова смел, че когато Тесла проведе представянето на първия си седан, Модел С, те дори не го сглобиха. Шасито е базирано на Mercedes-Benz CLS, а алуминиевите панели на тялото и капака на двигателя са залепили към стоманените рамки с неодимни магнити от железен бор.
Когато Тесла направи първите си два модела автомобили в пълен размер, те използват индукционни двигатели за захранване на автомобилите. Тези двигатели са базирани на оригиналния дизайн на Никола Тесла, който е брилянтен дизайн, който предхожда изобретяването на редкоземен магнит с почти 100 години.
Индукционните двигатели генерират свой собствен магнетизъм и задвижват ротора чрез електричество, и те работят без някакъв вид постоянен магнит.
Дизайнът на индукционния мотор е добър, но Тесла премина към двигатели с постоянен магнит за Model 3 през 2017 г. с добра причина: Model 3 е по-малък автомобил и се нуждае от по-малък мотор, но все още има много мощност.
Така че, започвайки с Model 3, Тесла използва неодим железо-боровите двигатели, защото те са по-смели, по-леки и могат да генерират повече сила.
Използване на магнити в автомобили: като климатични системи, спирачни системи, задвижващи двигатели, маслопомпи и др.
Всъщност, освен че се използват в автомобилите, магнитите се използват широко и в високоговорители за мобилни телефони, слушалки, вибрационни двигатели, електромагнити, сешоари, вентилатори, хладилници, перални машини и др.
(процент на използването на магнит)
Освен постоянните магнити като NdFeB, какви са другите три основни вида магнити? Какъв е производственият процес?
Нека да погледнем по-отблизо!
Първо, нека разберем максималния продукт на магнитната енергия на магнитите.
В момента има три вида магнити. : постоянни магнити, временни магнити и електромагнити.
Постоянните магнити произвеждат магнитно поле, което се поддържа дори и в присъствието на противоположно магнитно поле. Електрическите двигатели, които използват постоянни магнити, са по-ефективни от тези, които не използват такива. В момента всички известни силни магнити съдържат редкоземен елемент, който е ключов компонент за електрическите превозни средства и вятърните турбини. Елементи като неодим и торий са се превърнали в ключови материали поради нарастващото търсене и ограниченото предлагане.
Постоянните магнити са уникални, защото след като бъдат произведени, те осигуряват магнитен поток без внос на енергия , което води до нулеви оперативни разходи. За разлика от тях, електромагнитните магнити изискват постоянен ток, за да генерират магнитно поле.
Важно свойство на постоянните магнити е, че те поддържат своето магнитно поле дори в присъствието на противоположно външно магнитно поле. Ако обаче силата на противоположното магнитно поле е достатъчно висока, вътрешните магнитни ядра на постоянния магнит ще се изравнят с противоположното магнитно поле, което води до демагнетизация.
Постоянните магнити по същество действат като устройства за съхранение на енергия. По време на първоначалния процес на намагничаване се вкарва енергия, която ако се произвежда и обработва правилно, ще остане в магнита за неопределено време. За разлика от батерията, енергията в магнита никога не свършва и остава достъпна за употреба. Това е така, защото магнитите нямат никакво пряко въздействие върху околната среда. Вместо това те използват енергията си, за да привличат или отблъскват други магнитни обекти, като помагат за преобразуването между електрическата и механичната енергия.
Енергията на магнитното поле е пропорционална на произведението на B и H. Когато произведението на BH се максимизира (означава се като (BH) максимум) , минималният обем на магнита е необходим за създаване на дадено магнитно поле в даден пропуск. Колкото по-висока е (BH) max, толкова по-малък е обемът на магнита, необходим за получаване на дадена плътност на потока. (BH) max може да се счита за статичната магнитна енергия на обемен обем на магнитния материал. BH се измерва в Мега-Гаусови оерстети (MGOe) или kJ/mXNUMX.
В индустрията на постоянните магнити максималният продукт на магнитната енергия представлява плътността на магнитната енергия на постоянния магнит и е най-често използваният параметър за характеризиране на производителността на постоянните магнити.
Класификация на постоянните магнити
Постоянните магнити могат да бъдат разделени на четири вида: неодимий желязен бор (NdFeB) , Кобалт от самарий (SmCo) ,алюминиеви никел кобалт (AlNiCo) , и с тегловно съдържание на не повече от 10 kg .
Нека започнем с най-ефективните магнити: Неодимий, железен бор, магнит
Неодиевите магнити (NdFeB) са един от най-широко използваните материали за постоянен магнит в търговски приложения, известни с техните продукт с висока магнитна енергия и Магнитна сила.
Неодиеви магнити са най-силни и повечето противоречива Магнити. Те принадлежат към категорията на редкоземен магнит, тъй като са съставени от неодим, желязо и бор.
Поради съдържанието на желязо, неодимните магнити с железен бор лесно се окисляват и имат слаба корозионна устойчивост и често изискват покрития като никел, епоксидно покритие или цинково покритие.
Въпреки това те са продукти с висока енергийна плътност (до 55 MGOe В допълнение към това, те са с висока издръжливост и използването им позволява по-малки хард дискове, двигатели и аудио оборудване.
Обхватът на работната температура на неодимиевите магнити е 80°C до 200°C - Не, не, не. Въпреки това, висококачествените неодимни материали, които могат да работят над 120°C може да стане доста скъпо.
Като се има предвид икономическата ефективност, неодимиевите магнити определено са първият избор.
Може би си мислите, че работната температура на моя магнит ще надвиши 200°C, така че е невъзможно да използвате магнита в тази среда? Този проблем може да бъде решен с санитарни кобалтни магнити.
Селмий кобалт (SmCo) е висококачествен материал за постоянен магнит, произведен главно от кобалт и самарий, което го прави най-скъпия магнитен материал за производство. Високата му цена се дължи главно на значителното съдържание на кобалт и крехкостта на съединението самарий.
Тези постоянни магнити са силно устойчиви на корозия и могат да издържат на температури до 350°C , а понякога дори до 500 градуса. - Не, не, не. Тази температурна устойчивост им дава ясно предимство пред други видове постоянни магнити, които са по-малко толерантни към топлина. Подобно на неодимийните магнити, самариевите кобалтни магнити също се нуждаят от покритие, за да се предотврати корозия.
Въпреки това, недостатъкът на този магнит е неговата ниска механична якост. Солеността Кобалтните магнити лесно се превръщат в крехки и развиват пукнатини. Въпреки това, в случаите, когато е от съществено значение да се изберат високотемпературни и корозионни магнити, самариевите кобалтни магнити могат да бъдат най-подходящият вариант.
Неодимийните магнити се отличават при по-ниски температури, докато самониевите кобалтни магнити са най-добри при по-високи температури - Не, не, не. Неодимийните магнити са известни като най-мощните постоянни магнити при стайна температура и до приблизително 180 градуса по Целзий въз основа на остатъчната магнетизация (Br). Въпреки това, силата им намалява значително с повишаването на температурата. Когато температурата достигне 180 градуса по Целзий, магнетите на самониевия кобалт започват да се изгарят. превишение Неодимий магнити в експлоатация.
Саммоний кобалт се класира като най- Вторият най-силен магнитен материал и се гордее с изключителна устойчивост на демагнетизация - Не, не, не. Той се използва често в аерокосмическата индустрия и други сектори, приоритетизиращи ефективността над разходите.
Магнитите от самариев кобалт, разработени през 70-те години на миналия век, показват по-висока магнитна якост в сравнение с керамичните и алуминиево-никело-кобалтните магнити, макар и да не са толкова магнитни, колкото неодимиевите магнити. Тези магнити са класифицирани в две групи въз основа на нивата на тяхната енергия. Първата група, известна като Sm1Co5 (1-5) , се гордее с гама от енергийни продукти, обхващащи от 15 до 22 MGOe - Не, не, не. От друга страна, втората група, Sm2Co17 (2-17) , обхваща енергиен диапазон от 22-32 MGOe .
И самариев кобалт, и неодим магнит са изработени от метални прахове. Те се компресират под въздействието на силно магнитно поле, преди да бъдат подложени на синтериране.
Неодимийните магнити са изключително чувствителни към факторите на околната среда, докато самариевите кобалтни магнити с редки земни частици показват отлична устойчивост на корозия. Магнитите от самариев кобалт редкоземен магнит могат да издържат на високи температури, без да губят своя магнетизъм, докато неодимиевите магнити трябва да се използват внимателно над стайната температура. Неодимийните магнити са по-трайни в сравнение със самариевите кобалтни магнити и могат лесно да бъдат обработвани и включени в магнитни конзоли. И двата материала изискват използването на диамантни инструменти, EDM или шлифоване по време на обработката.
Следваща статия:
Магнити от алуминиев никелкобалт (AlNiCo) са конвенционални материали от постоянен магнит, състоящи се главно от алуминий, никел и кобалт. Те са един от най-ранните съвременни търговски постоянни магнити, създадени от Т. Мишима в Япония в началото на 20 век.
Въпреки забележителната си оставалост, тяхната относително скромна твърдост води до намален продукт на магнитната енергия (BH) max в сравнение с други видове магнити. Изливният AlNiCo притежава способността да се формира в сложни форми, докато синтерираният AlNiCo показва малко по-слаби магнитни свойства, но по-добри механични свойства поради структурата си на фини зърна, което води до равномерно разпределение на потока и повишена механична из
Синтерирането на AlNiCo включва индукционно топене, смилане на фини частици, пресоване, синтериране, тестване, покритие и магнетизиране. Различни методи на производство влияят върху свойствата на магнитите, като сцинтрирането подобрява механичните свойства и ливането увеличава енергийната плътност.
Синтерираните магнити на AlNiCo са в различни видове: 1,5-5,25 MGOe , докато отливните магнити варират от 5,0 до 9,0 MGOe - Не, не, не. Анизотропните магнити предлагат персонализирани опции за насочване на магнетизацията, осигурявайки ценна гъвкавост.
Алуминиевите никелкобалтни сплави имат високи максимални температури на работа и изключителна корозионна устойчивост. Някои видове алуминиево-никелокобалт могат да работят при температури над 500°C. Тези магнити се използват широко в микрофони, високоговорители, пикапи за електрическа китара, двигатели, тръби за движение на вълни, сензори на Хол и различни други приложения.
И накрая, нека разберем магнита с най-голямото ценово предимство, който е ферит магнит!
феритови магнити , известен също като керамични магнити , са съставени от синтериран желязен оксид заедно с материали като бариев карбонат или стронциев карбонат. Тези магнити са известни с икономично ценообразуване, ефективна устойчивост на корозия и способност за поддържане на стабилност при високи температури до 250°C.
Магнитните им характеристики са с тегловно съдържание на не повече от 10 W, , рентабилността на феритните магнити ги прави подходящи за мащабни производство. Това изгодно предимство се дължи на използването на евтини, лесно достъпни материали, които не са от стратегически характер.
Керамичните магнити могат да бъдат изотропни, показващи еднакви магнитни свойства във всички посоки, или анизотропни, показващи магнетизация в съответствие с посоката на напрежението. Най-мощните керамични магнити могат да постигнат магнитна енергия от 3.8 MGOe Това ги прави най-слабия тип постоянен магнит. Въпреки скромните си магнитни свойства, те предлагат по-голяма устойчивост на демагнетизация в сравнение с други видове магнити.
Керамичните магнити показват ниска магнитна енергия продукт и притежават отлична устойчивост на корозия, обикновено се използват заедно с компоненти от нискоуглеродна стомана и са подходящи за употреба в среда с умерени температури.
Производственият процес на керамичните магнити включва пресоване и сцинтриране, като поради тяхната крехкост се препоръчва използването на брилянтни шлифовни колела.
Като цяло керамичните магнити предлагат баланс между магнитната сила и разходната ефективност, като тяхната крехкост се компенсира от изключителната им корозионна устойчивост. Те са издръжливи, устойчиви на демагнетизация и икономически ефективен вариант за различни приложения като играчки, занаяти и двигатели.
Магнитите от редки земи значително подобряват теглото или размера, докато феритите са предпочитани за приложения, които не изискват висока енергийна плътност, като електрически прозорци, седалки, превключватели, вентилатори, вдъхновения в уреди, някои електрически инстру
