चुंबकीय उत्तोलन समझने से पहले चुंबकों के बारे में जो आपको पता होना चाहिए

क्या आपको लंबी दूरी के यात्रा समय से परेशानी होती है? हालांकि हम मेट्रो, ड्राइविंग और उड़ान के माध्यम से अपने गंतव्य तक पहुंच सकते हैं, फिर भी यह लगता है कि यह बहुत समय लेता है। लेकिन एक प्रौद्योगिकी है जो हमारे यात्रा समय में गुणात्मक उन्नति कर सकती है, और वह प्रौद्योगिकी चुंबकीय उत्तोलन है। शायद आपको लगता है कि चुंबकीय उत्तोलन केवल फिल्मों या टीवी ड्रामाओं में ही मौजूद है। लेकिन जुलाई 2023 में! कोरिया इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के सुक्बे ली (이석배), जी-हून किम (김지훈) और अन्यों ने पहली बार इस पदार्थ का अध्ययन करने के लिए एक टीम बनाई। शुद्ध बिस्मथ एपेटाइट एक अपरवर्तक है, लेकिन सुक्बे ली और अन्यों के अनुसार, LK-99 को बनाने वाला तांबे से मिश्रित बिस्मथ एपेटाइट एक सुपरकंडक्टर है, या उच्च तापमान पर एक धातु। हालांकि सामान्य दबाव पर कोई निश्चित कमरे के तापमान पर सुपरकंडक्टर पदार्थ तक पहुंचने में अभी तक सफलता नहीं हुई है, यह भी हमें आशा देता है! चलिए देखते हैं कि यह जादुई LK-99 चुंबक पर कैसा प्रदर्शन करता है!

 

 

मुझे विश्वास है कि आपने भी देखा होगा कि जब चुंबक सामग्री के नीचे से नजदीक आता है, तो प्रतिकर्षण के कारण सामग्री खड़ी हो जाती है। चुंबकीय ध्रुवों को बदलने के बाद भी, सामग्री के पास आते हुए प्रतिकर्षण के कारण सामग्री फिर भी खड़ी रहती है।

 

यह 'छोटा काला बिंदु' NdFeB चुंबक के नजदीक आने और दूर जाने पर गिरता या खड़ा होता रहता है। S ध्रुव और N ध्रुव दोनों ही प्रभावी हैं, अर्थात् प्रतिकर्षण चुंबकीय ध्रुव से कुछ नहीं सम्बंधित है, यह एंटी-मैगनेटिज़्म दिखाता है।

 

LK-99 के बारे में बात करने से पहले कि वह वास्तव में सुपरकंडक्टिंग है या नहीं, NdFeB स्थायी चुंबक इसे उड़ाने के लिए काफी है।

 

NdFeB स्थायी चुंबक के बारे में बात करते हुए, हमें टेस्ला मॉडल S के बारे में बात करनी पड़ेगी।

इलॉन मस्क इतना बड़ा है कि जब टेस्ला ने अपने पहले सेडान, मॉडल S के लिए लॉन्च इवेंट आयोजित किया, तो वे इसे भी बनाया नहीं। ढांचा मर्सेडीज-बेंज CLS पर आधारित था, और एल्यूमिनियम बॉडी पैनल्स और इंजन कवर को स्टील फ्रेम पर नियोडिमियम आयरन बोरन चुंबक के साथ चिपकाया गया था।

 

जब टेस्ला ने अपने पहले दो पूर्ण-आकार के कार मॉडल बनाए, तो उन्होंने वाहनों को चालू रखने के लिए इंडัก्शन मोटर का उपयोग किया। ये मोटर निकोला टेस्ला के मूल मोटर डिज़ाइन पर आधारित थीं, जो एक ब्रिलियंट डिज़ाइन था जो दुर्लभ प्राथमिक चुंबकों की खोज से लगभग 100 साल पहले हुई थी।

 

इंडक्शन मोटर्स अपने आप में चुंबकत्व उत्पन्न करती हैं और रोटर को बिजली के माध्यम से चलाती हैं, और ये किसी भी प्रकार के स्थायी चुंबकों के बिना काम करती हैं।

 

इंडक्शन मोटर डिज़ाइन अच्छा है, लेकिन 2017 में टेस्ला ने मॉडल 3 के लिए स्थायी चुंबक वाले मोटर पर स्विच कर लिया, और इसका एक अच्छा कारण था: मॉडल 3 एक छोटी कार है, और इसे एक छोटा मोटर चाहिए लेकिन फिर भी बहुत शक्ति होनी चाहिए।

 

इसलिए, मॉडल 3 से शुरू करते हुए, टेस्ला ने नियोडिमियम आयरन बोरॉन मोटर का उपयोग किया क्योंकि वे अधिक स्थान-बचाव, हल्के और अधिक बल उत्पन्न करने वाले होते हैं।

 

कारों में चुंबकों का उपयोग: जैसे कि एयर कंडीशनिंग, ब्रेक प्रणाली, ड्राइव मोटर, तेल पंप, आदि।

वास्तव में, कारों में उपयोग होने के अलावा, चुंबकों का मोबाइल फोन स्पीकर, हेडफोन, कम्पीज़िशन मोटर, इलेक्ट्रोमैग्नेट, हेयर ड्रायर, पंखे, रेफ्रिजरेटर, धोबी यंत्र आदि में भी बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

（चुंबक के उपयोग का अनुपात）

तो, NdFeB जैसे स्थायी चुंबक के अलावा और तीन प्रमुख प्रकार के चुंबक क्या हैं? उत्पादन प्रक्रिया क्या है?

 

चलिए इसे थोड़ा अधिक गहराई से देखते हैं!

पहले, चुंबकों के अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद को समझें

 

वर्तमान में, तीन प्रकार के चुंबक हैं : स्थायी चुंबक, क्षणिक चुंबक और इलेक्ट्रोमैग्नेट।

स्थायी चुंबक ऐसे चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करते हैं जो विरोधी चुंबकीय क्षेत्र की मौजूदगी में भी बने रहते हैं। स्थायी चुंबकों का उपयोग करने वाले इलेक्ट्रिक मोटर उनसे अधिक कुशल होते हैं जो ऐसा नहीं करते। वर्तमान में, सभी ज्ञात मजबूत चुंबकों में बहुत दुर्लभ प्राथमिक तत्व होते हैं, जो इलेक्ट्रिक वाहनों और पवन टर्बाइनों के लिए मुख्य घटक हैं। नियोडिमियम और थोरियम जैसे तत्व बढ़ती मांग और सीमित आपूर्ति के कारण कुंजी सामग्री बन गए हैं।

 

स्थायी चुंबक विशेष होते हैं क्योंकि एक बार उनके उत्पादन के बाद, वे चुंबकीय फ़्लक्स प्रदान करते हैं बिना ऊर्जा इनपुट , जिससे संचालन लागत शून्य होती है। इसके विपरीत, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक चुंबक को चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए लगातार धारा की आवश्यकता होती है।

 

स्थायी चुंबकों का एक महत्वपूर्ण गुण यह है कि वे विरोधी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में भी अपना चुंबकीय क्षेत्र बनाए रखते हैं। हालांकि, यदि विरोधी चुंबकीय क्षेत्र की ताकत पर्याप्त रूप से अधिक हो, तो स्थायी चुंबक के आंतरिक चुंबकीय न्यूक्लाइड विरोधी चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित हो जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप चुंबकत्वहानि होगी।

 

स्थायी चुंबक मूल रूप से ऊर्जा संग्रहण उपकरण के रूप में काम करते हैं। ऊर्जा प्रारंभिक चुंबन प्रक्रिया के दौरान डाली जाती है, और यदि उचित रूप से बनाए और संभाले जाएँ, तो वह चुंबक में असीमित काल तक रहेगी। बैटरी के विपरीत, चुंबक में ऊर्जा कभी समाप्त नहीं होती और इसका उपयोग करने के लिए उपलब्ध रहती है। यह इसलिए है क्योंकि चुंबक के आसपास के पर्यावरण पर इसका कोई शुद्ध प्रभाव नहीं पड़ता है। बदले में, वे अपनी ऊर्जा का उपयोग अन्य चुंबकीय वस्तुओं को आकर्षित या दूर करने के लिए करते हैं, जिससे विद्युत और यांत्रिक ऊर्जा के बीच परिवर्तन में मदद मिलती है।

 

एक चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा B और H के गुणनफल के अनुपाती होती है। जब BH का गुणनफल अधिकतम होता है (इसे (BH)max द्वारा निरूपित किया जाता है), तो दिए गए अंतराल में दिए गए चुंबकीय क्षेत्र को उत्पन्न करने के लिए चुंबक की न्यूनतम आयतन की आवश्यकता होती है। (BH)max जितना अधिक होगा, दिए गए फ्लक्स घनत्व को उत्पन्न करने के लिए चुंबक की आवश्यक आयतन उतनी ही कम होगी। (BH)max को चुंबकीय सामग्री के प्रति आयतन ऊर्जा के रूप में सोचा जा सकता है। BH को मापा जाता है मेगा-गॉस ओरस्टेड्स (MGOe) या kJ/mXNUMX में।

 

निरंतर चुंबक उद्योग में, अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद निरंतर चुंबक के चुंबकीय ऊर्जा घनत्व को दर्शाता है और यह सबसे आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पैरामीटर है जो निरंतर चुंबकों के प्रदर्शन को वर्णित करता है।

 

निरंतर चुंबकों का वर्गीकरण

निरंतर चुंबकों को चार प्रकार में विभाजित किया जा सकता है: neodymium iron boron (NdFeB) , समारियम कोबाल्ट (SmCo) ,aluminum nickel cobalt (AlNiCo) , और ceramic या ferrite चुंबक .

 

चलिए सबसे कॉस्ट-इफ़fective चुंबकों से शुरू करते हैं: Neodymium Iron Boron चुंबक

 

 

Neodium चुंबक (NdFeB) व्यापारिक अनुप्रयोगों में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले निरंतर चुंबकीय सामग्री में से एक है, जिन्हें उनके उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद के लिए जाना जाता है और चुंबकीय ताकत।

 

नियोडिमियम चुंबक वे होते हैं जो सबसे मजबूत और सबसे विवादास्पद चुंबक हैं। वे रेअर धातु चुंबक की श्रेणी में आते हैं क्योंकि उनका निर्माण नियोडिमियम, लोहा और बोरन तत्वों से होता है।

 

लोहे की मात्रा के कारण, नियोडिमियम-आयरन-बोरन चुंबक त्वरित रूप से ऑक्सीकृत हो सकते हैं और उनकी बदमशगुली प्रतिरोधकता कम होती है, इसलिए उन्हें आम तौर पर निकेल प्लेटिंग, एपॉक्सी कोटिंग या जिंक कोटिंग जैसी कोटिंग की आवश्यकता होती है।

 

हालांकि, वे उच्च ऊर्जा घनत्व उत्पाद (अधिकतम 55 MGOe ) हैं, जिनकी कठोरता भी अधिक होती है, और उनका उपयोग करने से छोटे आकार के हार्ड डिस्क ड्राइव, मोटर और ऑडियो उपकरण बनाए जा सकते हैं।

 

नियोडीमियम मैग्नेट की ऑपरेटिंग तापमान परिसर है 80°C से 200°C । हालांकि, 200°C से अधिक तापमान पर काम करने वाले उच्च-गुणवत्ता के नियोडीमियम पदार्थ 120°C बहुत महंगे हो सकते हैं।

 

लागत-कुशलता को ध्यान में रखते हुए, नियोडीमियम मैग्नेट बिल्कुल पहले विकल्प हैं।

 

शायद आप सोच रहे हैं कि मेरे मैग्नेट का कार्यात्मक तापमान 200°C से अधिक होगा, इसलिए क्या इस परिवेश में मैग्नेट का उपयोग करना असंभव है? इस समस्या को सैनिट्री कोबाल्ट मैग्नेट के माध्यम से हल किया जा सकता है।

 

 

सैल्मियम कोबाल्ट (SmCo) एक प्रमुख रूप से कोबाल्ट और सैल्मियम से बना प्रीमियम पर्मानेंट मैग्नेट पदार्थ है, जिसे बनाने में सबसे महंगा चुंबकीय पदार्थ है। इसकी उच्च लागत का मुख्य कारण कोबाल्ट की महत्वपूर्ण मात्रा और सैल्मियम एल्युमिनियम की भंगुरता है।

 

ये पर्मानेंट मैग्नेट बहुत अधिक धातु-क्षय प्रतिरोधी होते हैं और तापमान तक सहन कर सकते हैं 350°C , और कभी-कभी यह भी upto 500 डिग्री . यह तापमान प्रतिरोध उन्हें अन्य प्रकार के स्थाई चुंबकों की तुलना में एक विशेष फायदा देता है, जो गर्मी को सहन करने में कम क्षमता रखते हैं। नियोडिमियम चुंबकों की तरह, समारियम कोबाल्ट चुंबकों को भी कोरोशन से बचाने के लिए कोटिंग की आवश्यकता होती है।

 

हालांकि, इस चुंबक के प्रकार की नकारात्मक बात यह है कि इसकी मौजूदा यांत्रिक शक्ति कम होती है। समारियम कोबाल्ट चुंबक तोड़ने योग्य और फटने के लिए आसानी से विरूपित हो सकते हैं। फिर भी, जहां उच्च तापमान और कोरोशन प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, समारियम कोबाल्ट चुंबक सबसे उपयुक्त विकल्प हो सकते हैं।

 

नियोडिमियम चुंबक कम तापमान पर अधिक कुशल होते हैं, जबकि समारियम कोबाल्ट चुंबक उच्च तापमान पर सबसे अच्छा प्रदर्शन करते हैं। नियोडिमियम चुंबक कमरे के तापमान पर और लगभग 180 डिग्री सेल्सियस तक शेष चुंबकत्व (Br) के आधार पर सबसे शक्तिशाली स्थाई चुंबक के रूप में जाने जाते हैं। हालांकि, तापमान बढ़ने पर उनकी शक्ति में महत्वपूर्ण गिरावट आती है। जैसे ही तापमान 180 डिग्री सेल्सियस के पास पहुंचता है, समारियम कोबाल्ट चुंबक अग्रणी प्रदर्शन में नियोडीमियम चुंबक।

 

सैमोनियम कोबाल्ट को दूसरा सबसे मजबूत चुंबकीय पदार्थ माना जाता है और डिमैग्नेटिज़ेशन से बहुत अच्छी तरह से प्रतिरोध करने की क्षमता रखता है । इसे आमतौर पर विमान उद्योग और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, जहां प्रदर्शन को लागत की तुलना में अधिक प्राथमिकता दी जाती है।

 

सैमारियम कोबाल्ट चुंबक, 1970 के दशक में विकसित, सिरामिक और एल्यूमिनियम-निकेल-कोबाल्ट चुंबकों की तुलना में अधिक चुंबकीय शक्ति दिखाते हैं, हालांकि नियोडीमियम चुंबकों द्वारा प्रदान की गई चुंबकत्व की कमी है। ये चुंबक मुख्य रूप से अपने ऊर्जा स्तरों के आधार पर दो समूहों में वर्गीकृत किए जाते हैं। पहला समूह, जिसे Sm1Co5 (1-5) , का ऊर्जा उत्पाद विस्तार 15 से 22 MGOe तक होता है। दूसरी ओर, दूसरा समूह, Sm2Co17 (2-17) , ऊर्जा की एक श्रेणी को समाविष्ट करता है 22-32 MGOe .

 

समारियम कोबाल्ट और नियोडिमियम चुंबकों को धातु के पाउडर से बनाया जाता है। इन्हें एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में संपीड़ित किया जाता है और फिर सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान भेजा जाता है।

 

नियोडिमियम चुंबक पर्यावरणीय कारकों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, जबकि समारियम कोबाल्ट दुर्लभ पृथ्वी के चुंबकों में उत्कृष्ट ग्रस्ति प्रतिरोध का गुण होता है। समारियम कोबाल्ट दुर्लभ पृथ्वी के चुंबक उच्च तापमान पर अपनी चुंबकत्व को खोने के बिना बरकरार रह सकते हैं, जबकि नियोडिमियम चुंबक कमरे के तापमान से ऊपर उपयोग करने के लिए सावधानी से इस्तेमाल किए जाने चाहिए। नियोडिमियम चुंबक समारियम कोबाल्ट चुंबकों की तुलना में अधिक रूपांतरण योग्य होते हैं और चुंबकीय संयोजनों में आसानी से जोड़े जा सकते हैं। दोनों सामग्रियों को मशीनिंग के दौरान डायमंड उपकरण, EDM, या चुराई का उपयोग करना आवश्यक है।

अगले में हम अल्निको चुंबकों के बारे में जानेंगे

 

एल्यूमिनियम निकेल कोबाल्ट चुंबक (AlNiCo) मुख्य रूप से बने हुए पारंपरिक अस्थायी चुंबकीय सामग्री है एल्यूमिनियम, निकेल, और कोबाल्ट। वे एक आधुनिक व्यापारिक स्थायी चुंबक के रूप में एकमें पहले बने हुए हैं, जिसे निर्मित किया गया था T. Mishima जापान में 20वीं सदी की शुरुआत में।

 

उनकी उल्लेखनीय शेषचुंबकत्व के बावजूद, उनकी अपेक्षाकृत कम टोक़ेदारी अन्य चुंबक प्रकारों की तुलना में कम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद (BH)max को लेती है। ढाला हुआ AlNiCo जटिल आकारों में ढाला जा सकता है, जबकि सिंटर्ड AlNiCo का चुंबकीय गुण थोड़ा कम होता है, लेकिन इसकी मशीनी गुणवत्ता अधिक होती है क्योंकि इसकी छोटी धातु के कणों की संरचना समान फ्लक्स वितरण और बढ़ी हुई मशीनी रूढ़िवादी शक्ति को परिणाम देती है।

 

AlNiCo को सिंटर करने की प्रक्रिया में इंडักশन पिघलाना, चूर करना, दबाना, सिंटर करना, परीक्षण करना, कोटिंग करना और चुंबकीय करना शामिल है। विभिन्न निर्माण विधियाँ चुंबक के गुणों पर प्रभाव डालती हैं, जिसमें सिंटरिंग मशीनी गुणों को बढ़ाता है और ढालना ऊर्जा घनत्व को बढ़ाता है।

 

सिंटर्ड AlNiCo चुंबक की श्रेणी 1.5 से 5.25 MGOe , जबकि ढाले हुए चुंबक की श्रेणी 5.0 से 9.0 MGOe . एनिसोट्रापिक एल्निको चुंबकों को समूहीकृत चुंबकीय दिशा विकल्प प्रदान करते हैं, जो मूल्यवान लचीलापन प्रदान करते हैं।

 

एल्यूमिनियम निकेल कोबाल्ट एल्युमिनियम अपशिष्ट धातुओं में उच्च अधिकतम संचालन तापमान और असाधारण बर्फामी प्रतिरोधकता प्रदर्शित करती है। कुछ एल्यूमिनियम निकेल कोबाल्ट ग्रेड तापमान पर काम कर सकते हैं जो अधिक हो सकते हैं 500°C. ये चुंबक माइक्रोफोन, स्पीकर, इलेक्ट्रिक गिटार पिकअप, मोटर, ट्रैवलिंग वेव ट्यूब, हॉल सेंसर और अन्य अनेक अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

 

आखिरकार, चलिए समझते हैं कि कौन सा चुंबक सबसे कीमती फायदा प्रदान करता है, जो फेराइट चुंबक है!

 

फेराइट चुंबक , जिसे भी जाना जाता है सीमेंटिक चुंबक , सिंटर्ड आयरन ऑक्साइड के साथ-साथ बेरियम कार्बोनेट या स्ट्रॉन्शियम कार्बोनेट जैसी सामग्रियों से बने होते हैं। ये चुंबक अपने आर्थिक कीमत, प्रभावी बर्फामी प्रतिरोधकता और उच्च तापमान तक स्थिरता बनाए रखने की क्षमता के लिए जाने जाते हैं 250°C.

जबकि उनके चुंबकीय गुण NdFeB चुंबकों के गुणों की तुलना में इतने मजबूत नहीं हैं , फेराइट चुंबकों की लागत-प्रभाविता उन्हें बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए अच्छी तरह से योग्य बनाती है। यह लागत फायदा सस्ते, आसानी से उपलब्ध सामग्रियों के उपयोग से प्राप्त होता है जो रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण नहीं हैं। व्यापक उत्पादन। यह लागत फायदा सस्ते, आसानी से उपलब्ध सामग्रियों के उपयोग से प्राप्त होता है जो रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण नहीं हैं।

 

 

केरेमिक चुंबक या तो ऐसोट्रॉपिक हो सकते हैं, जो सभी दिशाओं में एकसमान चुंबकीय गुण दिखाते हैं, या एनाइसोट्रॉपिक, जो तनाव दिशा के साथ मैग्नेटाइज़ेशन दिखाते हैं। सबसे शक्तिशाली केरेमिक चुंबक 3.8 MGOe , बनाए जा सकते हैं, जिससे वे स्थायी चुंबक के रूप में सबसे कमजोर प्रकार के हो जाते हैं। अपने कमजोर चुंबकीय गुणों के बावजूद, वे अन्य चुंबक प्रकारों की तुलना में डिमैग्नेटाइज़ेशन से बेहतर प्रतिरोध की क्षमता प्रदान करते हैं।

 

केरेमिक चुंबक में कम चुंबकीय ऊर्जा होती है कम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद और संपत्ति अद्भुत धातु की प्रतिरोधकता, सामान्यतः कम कार्बन इस्पात घटकों के साथ उपयोग किए जाते हैं और मध्यम तापमान परिवेशों में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं।

 

केरेमिक चुंबकों की निर्माण प्रक्रिया में प्रेसिंग और सिंटरिंग शामिल है, जिनकी खराबी की प्रवृत्ति के कारण डायमंड ग्राइंडिंग व्हील्स का उपयोग किया जाना पसंद किया जाता है।

 

आम तौर पर, केरेमिक चुंबक चुंबकीय शक्ति और लागत की दक्षता के बीच एक संतुलन प्रदान करते हैं, जिनकी खराबी की प्रवृत्ति को अद्भुत धातु की प्रतिरोधकता द्वारा विरोध किया जाता है। वे टिकाऊ हैं, चुंबकत्व से बचने से प्रतिरोध करते हैं, और खिलौने, कारीगरी, और मोटर्स जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए लागत-कुशल विकल्प हैं।

 

अतिथल चुंबक वजन या आकार की विचारों में महत्वपूर्ण सुधार करते हैं, जबकि फेराइट उच्च ऊर्जा घनत्व की आवश्यकता न होने वाले अनुप्रयोगों के लिए अधिक पसंद किए जाते हैं, जैसे कि विद्युत खिड़कियां, सीट, स्विच, पंखे, ब्लोअर्स घरेलू उपकरणों में, कुछ विद्युत पार्ट, और ऑडियो उपकरण।