beberapa pengetahuan tentang maglev yang mungkin Anda tertarik
Apakah Anda terganggu oleh waktu perjalanan jarak jauh? Meskipun kami bisa sampai ke tujuan dengan naik kereta bawah tanah, mengemudi, dan terbang, tapi rasanya masih butuh waktu lama. Namun, ada teknologi yang dapat membuat lompatan kualitas dalam waktu perjalanan kita, dan itu adalah levitasi magnetik. Mungkin Anda merasa bahwa levitasi magnet hanya ada di film atau drama TV. Tapi pada Juli 2023! Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈), dan lainnya dari Korea Institute of Science and Technology pertama kali membentuk tim untuk mempelajari materi tersebut. Apatit timbal murni adalah insulator, tetapi menurut Sukbae Lee dan yang lainnya, apatit timbal yang terdoping tembaga yang membentuk LK-99 adalah superkonduktor, atau logam pada suhu yang lebih tinggi. Meskipun tidak ada bahan superkonduktif suhu kamar yang dikonfirmasi pada tekanan normal, hal itu juga memberi kita harapan! Mari kita lihat bagaimana LK-99 ajaib ini bekerja pada magnet!
Saya yakin Anda juga telah melihat bahwa ketika magnet mendekati material dari bawah, material berdiri karena penolakan. Setelah mengubah kutub magnet, material masih berdiri karena penolakan ketika mendekati material.
"Titik hitam kecil" ini terus jatuh atau berdiri ketika magnet NdFeB mendekati dan menjauh. Baik kutub S dan kutub N efektif, yaitu, penolakan tidak ada hubungannya dengan kutub magnet, menunjukkan anti-magnetisme.
Jangan bicara tentang apakah LK-99 benar-benar superkonduktif. Magnet permanen NdFeB bisa membuatnya melayang.
Berbicara tentang magnet permanen NdFeB, kita harus membahas Tesla Model S.
Elon Musk begitu berani sehingga ketika Tesla mengadakan acara peluncuran untuk sedan pertama mereka, Model S, mereka bahkan tidak merakitnya. Sasisnya didasarkan pada Mercedes-Benz CLS, dan panel bodi aluminium dan penutup mesin dilekatkan ke bingkai baja dengan magnet bor besi neodimium.
Ketika Tesla membuat dua model mobil berukuran besar pertama, mereka menggunakan motor induksi untuk menggerakkan kendaraan. Motor ini didasarkan pada desain motor asli Nikola Tesla, yang merupakan desain brilian yang mendahului penemuan magnet bumi langka hampir 100 tahun.
Motor induksi menghasilkan magnetisme sendiri dan mendorong rotor melalui listrik, dan mereka beroperasi tanpa jenis magnet permanen.
Desain motor induksi bagus, tapi Tesla beralih ke motor magnet permanen untuk Model 3 pada tahun 2017 dengan alasan yang bagus: Model 3 adalah mobil yang lebih kecil, dan membutuhkan motor yang lebih kecil tetapi masih memiliki banyak daya.
Jadi, mulai dengan Model 3, Tesla menggunakan motor neodymium besi boron karena mereka lebih hemat ruang, lebih ringan, dan dapat menghasilkan lebih banyak kekuatan.
Penggunaan magnet di mobil: seperti AC, sistem rem, motor penggerak, pompa minyak, dll.
Bahkan, selain digunakan di mobil, magnet juga banyak digunakan di speaker ponsel, headphone, motor getaran, elektromagnet, pengering rambut, kipas angin, kulkas, mesin cuci, dll.
(Rasio penggunaan magnet)
Jadi, selain magnet permanen seperti NdFeB, apa tiga jenis utama lainnya? Bagaimana proses produksi?
Mari kita lihat lebih dekat!
Pertama, mari kita mengerti produk energi magnetik maksimum magnet
Saat ini, ada tiga jenis magnet : magnet permanen, magnet sementara, dan elektromagnet.
Magnet permanen menghasilkan medan magnet yang tetap ada bahkan di hadapan medan magnet yang berlawanan. Motor listrik yang menggunakan magnet permanen lebih efisien daripada yang tidak. Saat ini, semua magnet kuat yang diketahui mengandung unsur-unsur bumi langka, yang merupakan komponen kunci untuk kendaraan listrik dan turbin angin. Elemen seperti neodymium dan thorium telah menjadi bahan kunci karena meningkatnya permintaan dan pasokan terbatas.
Magnet permanen unik karena setelah diproduksi, mereka memberikan aliran magnet tanpa input energi , yang menghasilkan biaya operasi nol. Sebaliknya, magnet elektromagnetik membutuhkan arus terus menerus untuk menghasilkan medan magnet.
Sifat penting dari magnet permanen adalah bahwa mereka mempertahankan medan magnet mereka bahkan di hadapan medan magnet eksternal yang berlawanan. Namun, jika kekuatan medan magnet yang berlawanan cukup tinggi, inti magnet internal magnet permanen akan sejajar dengan medan magnet yang berlawanan, menghasilkan demagnetisasi.
Magnet permanen pada dasarnya berfungsi sebagai perangkat penyimpanan energi. Energi disuntikkan selama proses magnetisasi awal, dan jika diproduksi dan ditangani dengan benar, energi itu akan tetap berada di dalam magnet selamanya. Tidak seperti baterai, energi dalam magnet tidak pernah habis dan tetap tersedia untuk digunakan. Hal ini karena magnet tidak memiliki efek net pada lingkungan mereka. Sebaliknya, mereka menggunakan energi mereka untuk menarik atau menolak benda magnet lainnya, membantu dalam konversi antara energi listrik dan mekanik.
Energi medan magnet proporsional dengan hasil perkalian B dan H. Ketika hasil perkalian BH dimaksimalkan (dilambangkan sebagai (BH) maksimum) , volume minimum magnet yang dibutuhkan untuk menghasilkan medan magnet tertentu di celah tertentu. Semakin tinggi (BH) max, semakin kecil volume magnet yang dibutuhkan untuk menghasilkan kepadatan fluks tertentu. (BH) max dapat dianggap sebagai energi magnet statis per satuan volume bahan magnet. BH diukur dalam Mega-Gauss Oersteds (MGOe) atau kJ/mXNUMX.
Dalam industri magnet permanen, produk energi magnetik maksimum mewakili kepadatan energi magnetik magnet permanen dan merupakan parameter yang paling umum digunakan untuk menggambarkan kinerja magnet permanen.
Klasifikasi Magnet Permanen
Magnet permanen dapat dibagi menjadi empat jenis: Neodimium bor besi (NdFeB) , Samarium Kobalt (SmCo) ,Aluminium nikel kobalt (AlNiCo) , dan magnet keramik atau ferrit .
Mari kita mulai dengan magnet yang paling hemat biaya: Neodymium Iron Boron Magnet
Neodium magnet (NdFeB) adalah salah satu bahan magnet permanen yang paling banyak digunakan dalam aplikasi komersial, yang dikenal karena produk dengan energi magnet tinggi dan kekuatan magnetik.
Neodium magnet adalah terkuat dan sebagian besar kontroversial magnet. Mereka termasuk dalam kategori magnet bumi langka karena terdiri dari unsur neodimium, besi dan boron.
Karena kandungan besi, magnet bor besi neodimium mudah teroksidasi dan memiliki ketahanan korosi yang buruk, dan sering membutuhkan lapisan seperti plating nikel, lapisan epoksi atau lapisan seng.
Namun, mereka adalah produk dengan kepadatan energi tinggi (hingga 55 MGOe ) dengan ketahanan tinggi, dan menggunakannya memungkinkan ukuran yang lebih kecil hard disk drive, motor, dan peralatan audio.
Kisaran suhu operasi magnet neodimium adalah 80°C sampai 200°C Aku tidak tahu. Namun, bahan neodimium berkualitas tinggi yang dapat beroperasi di atas 120°C bisa menjadi sangat mahal.
Mengingat biaya-efektifitas, magnet neodimium pasti pilihan pertama.
Mungkin Anda berpikir bahwa suhu kerja magnet saya akan melebihi 200 ° C, jadi tidak mungkin untuk menggunakan magnet di lingkungan ini? Masalah ini mungkin bisa diselesaikan dengan magnet kobalt saniter.
Salmium Cobalt (SmCo) adalah bahan magnet permanen premium yang terutama terbuat dari kobalt dan samarium, menjadikannya bahan magnet paling mahal untuk diproduksi. Biaya tinggi utamanya disebabkan oleh kandungan kobalt yang signifikan dan kerapuhan paduan samarium.
Magnet permanen ini sangat tahan korosi dan dapat bertahan pada suhu hingga 350°c , dan kadang-kadang bahkan sampai 500 derajat Aku tidak tahu. Ketahanan suhu ini memberi mereka keuntungan yang jelas dibandingkan dengan jenis magnet permanen lainnya yang kurang toleran terhadap panas. Sama seperti magnet neodimium, magnet kobalt samarium juga membutuhkan lapisan untuk mencegah korosi.
Namun, kelemahan dari jenis magnet ini adalah kekuatan mekaniknya yang rendah. Salinitas Cobalt magnet dapat dengan mudah menjadi rapuh dan mengembangkan retakan. Namun, dalam kasus-kasus di mana suhu tinggi dan ketahanan korosi sangat penting, magnet kobalt samarium mungkin merupakan pilihan yang paling tepat.
Neodymium magnet unggul pada suhu yang lebih rendah, sedangkan Sammonium Cobalt magnet bekerja terbaik pada suhu yang lebih tinggi Aku tidak tahu. Neodymium magnet dikenal sebagai magnet permanen paling kuat pada suhu kamar dan hingga sekitar 180 derajat Celcius berdasarkan remanent magnetisasi (Br). Namun, kekuatan mereka menurun secara signifikan seiring meningkatnya suhu. Ketika suhu mendekati 180 derajat Celcius, Sammonium Cobalt magnet mulai untuk mengungguli Neodymium magnet dalam kinerja.
Sammonium Cobalt peringkat sebagai bahan magnetik kedua terkuat dan menawarkan ketahanan yang luar biasa terhadap demagnetisasi Aku tidak tahu. Hal ini umumnya digunakan dalam industri aerospace dan sektor lain memprioritaskan kinerja atas biaya.
Magnet kobalt samarium, dikembangkan pada tahun 1970-an, menunjukkan kekuatan magnetik yang lebih tinggi dibandingkan dengan magnet keramik dan aluminium-nikel-kobalt, meskipun kurang dari magnetisme yang ditawarkan oleh magnet neodimium. Magnet ini terutama diklasifikasikan menjadi dua kelompok berdasarkan tingkat energi mereka. Kelompok pertama, yang dikenal sebagai Sm1Co5 (1-5) , menawarkan berbagai produk energi mulai dari 15 sampai 22 MGOe Aku tidak tahu. Di sisi lain, kelompok kedua, Sm2Co17 (2-17) , mencakup rentang energi 22-32 MGOe .
Magnet samarium kobalt dan neodymium terbuat dari bubuk logam. Mereka dikompresi di bawah pengaruh medan magnet yang kuat sebelum menjalani proses sintering.
Neodymium magnet sangat sensitif terhadap faktor lingkungan, sedangkan samarium kobalt magnet bumi langka menunjukkan ketahanan korosi yang sangat baik. Magnet samarium kobalt bumi langka dapat bertahan pada suhu tinggi tanpa kehilangan magnetisme mereka, sedangkan magnet neodimium harus digunakan dengan hati-hati di atas suhu kamar. Neodymium magnet lebih tahan lama dibandingkan dengan samarium kobalt magnet dan dapat dengan mudah diproses dan dimasukkan ke dalam perakitan magnet. Kedua bahan ini membutuhkan penggunaan alat berlian, EDM, atau penggilingan selama proses pemesinan.
Selanjutnya mari kita belajar tentang magnet Alnico
Magnet Aluminium Nikel Kobalt (AlNiCo) adalah bahan magnet permanen konvensional yang terutama terdiri dari aluminium, nikel, dan kobalt. Mereka berdiri sebagai salah satu magnet permanen komersial kontemporer paling awal, diinnovasi oleh T. Mishima di Jepang pada awal abad ke-20.
Meskipun remanensi mereka yang luar biasa, ketahanan mereka yang relatif sederhana menyebabkan produk energi magnetik (BH) max berkurang bila dibandingkan dengan jenis magnet lainnya. AlNiCo yang dicurangi memiliki kemampuan untuk dibentuk menjadi bentuk yang rumit, sedangkan AlNiCo yang disinter menunjukkan sifat magnetik yang sedikit lebih rendah tetapi sifat mekanik yang unggul karena struktur butiran halusnya, yang menghasilkan distribusi fluks yang seragam dan kekuatan mekanik yang ditingkatkan.
Sintering AlNiCo mencakup peleburan induksi, penggilingan menjadi partikel halus, menekan, sintering, pengujian, pelapis, dan magnetisasi. Berbagai metode manufaktur mempengaruhi sifat magnet, dengan sintering meningkatkan atribut mekanik dan casting meningkatkan kepadatan energi.
Sinter magnet AlNiCo datang dalam kelas mulai dari 1,5 sampai 5,25 MGOe , sedangkan magnet cor berkisar dari 5,0 sampai 9,0 MGOe Aku tidak tahu. Magnet Anisotropic AlNiCo menawarkan pilihan arah magnetisasi yang disesuaikan, memberikan fleksibilitas yang berharga.
Paduan Aluminium Nikel Kobalt menunjukkan suhu operasi maksimum yang tinggi dan ketahanan korosi yang luar biasa. Beberapa Aluminium Nickel Cobalt kelas dapat bekerja pada suhu melebihi 500 °C. Magnet ini banyak digunakan dalam mikrofon, speaker, pickup gitar listrik, motor, tabung gelombang perjalanan, sensor Hall, dan berbagai aplikasi lainnya.
Akhirnya, mari kita memahami magnet dengan keuntungan harga yang paling, yang magnet ferrit.
magnet ferrit , juga dikenal sebagai magnet keramik , terdiri dari sinter besi oksida bersama dengan bahan seperti barium karbonat atau strontium karbonat. Magnet ini dikenal karena harga yang ekonomis, ketahanan korosi yang efektif, dan kemampuan untuk mempertahankan stabilitas pada suhu tinggi hingga 250 °C.
Sementara karakteristik magnetik mereka adalah tidak sekuat magnet NdFeB , biaya efektifitas ferrit magnet membuat mereka sangat cocok untuk skala besar manufaktur. Keuntungan biaya ini berasal dari penggunaan bahan yang murah dan mudah tersedia yang tidak bersifat strategis.
Magnet keramik dapat isotropik, menunjukkan sifat magnetik seragam ke semua arah, atau anisotropik, menampilkan magnetisasi selaras dengan arah tegangan. Magnet keramik yang paling kuat dapat mencapai energi magnetik 3.8 MGOe , membuat mereka jenis magnet permanen terlemah. Meskipun sifat magnetiknya sederhana, mereka menawarkan ketahanan yang lebih baik terhadap demagnetisasi dibandingkan dengan jenis magnet lainnya.
Magnet keramik menunjukkan energi magnetik rendah produk dan memiliki ketahanan korosi yang sangat baik, umum digunakan bersama komponen baja karbon rendah dan cocok untuk digunakan dalam lingkungan suhu sedang.
Proses pembuatan magnet keramik melibatkan penekan dan sintering, dengan penggunaan roda penggiling berlian yang direkomendasikan karena sifat rapuhnya.
Secara umum, magnet keramik menawarkan keseimbangan antara kekuatan magnetik dan efisiensi biaya, dengan kerapuhan mereka diimbangi oleh ketahanan korosi yang luar biasa. Mereka tahan lama, tahan terhadap demagnetisasi, dan pilihan hemat biaya untuk berbagai aplikasi seperti mainan, kerajinan, dan motor.
Magnet bumi langka secara signifikan meningkatkan pertimbangan berat atau ukuran, sementara ferit lebih disukai untuk aplikasi yang tidak memerlukan kepadatan energi yang tinggi, seperti jendela listrik, kursi, saklar, kipas, alat angin di peralatan, beberapa alat listrik, dan peralatan audio.
