Það sem þú þarft að vita um magnetrök áður en þú skilur loftflug
Ertu að vera í vandræðum vegna langa ferðatíma? Þótt við getum komið á áfangastað með því að taka lestina, keyra og fljúga, finnst mér það samt taka langan tíma. En það er tækni sem getur skipt um tíma í ferðalagi og hún er segulflutningur. Kannski finnst þér að segulfjörun sé bara til í kvikmyndum eða sjónvarpsþáttum. En í júlí 2023! Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈) og aðrir frá Kóríu vísinda- og tækninámsstofnun stofnuðu fyrst lið til að rannsaka efnið. Hrein blýupapatít er einangrunarefni en samkvæmt Sukbae Lee og öðrum er kopar-dóperað blýupapatít sem myndar LK-99 ofleiðandi eða málmur við hærri hitastig. Þótt ekki sé búið að staðfesta að efnið sé ofleiðandi við stofuhita við venjulegt þrýsting gefur það okkur von! Sjáum hvernig þessi töfrandi LK-99 gengur á segulmagninu!
Ég held að þið hafið líka séð að þegar segulinn nálgast efnið neðan frá, stendur efnið upp vegna frávísunar. Eftir að segulpólarnir eru skiptir stendur efnið enn uppi vegna fráviks þegar það nálgast efnið.
Þessi "litli svartir punktur" heldur áfram að falla eða standa upp þegar NdFeB segulinn nálgast og hreyfist frá. Bæði S-pólinn og N-pólinn eru virkir, þ.e. frásögn hefur ekkert með segulspólinn að gera, sýnir andmagn.
Ekki tala um hvort LK-99 sé ofleiðandi. Stöðug magnariđ getur látiđ hann svífa.
Þegar um varanlega segulmagn eru að ræða þá þurfum við að tala um Tesla Model S.
Elon Musk er svo djarfur að þegar Tesla hélt kynningarhátíðina fyrir fyrsta bílinn sinn, Model S, þá settust þeir hann ekki einu sinni saman. Hjólstykkið var byggt á Mercedes-Benz CLS og álhúsgögn og mótorhólf voru límd við stálramma með neodímíum járn bóra seglum.
Þegar Tesla gerði fyrstu tvö fullstærðu bílumyndirnar notaði hún innleiðslumótora til að knýja bifreiðirnar. Þessir mótorar byggðust á frumlegri mótorhönnun Nikola Tesla sem var snilldarhönnun sem var fyrir uppfinningu sjaldgæfra jarðmagna um næstum 100 ár.
Indússmótorar mynda eigin segulmagn og reka snúninginn í gegnum rafmagn og þeir virka án nokkurra jarðmagns.
Innleiðslumotorinn er góður en Tesla skipti yfir á varanleg segulsnúðara fyrir Model 3 árið 2017 af góðri ástæðu: Model 3 er minni bíll og þarf minni mótor en hefur samt nóg af afl.
Svo, byrjað með Model 3, Tesla notaði neodímíum járn bór mótor vegna þess að þeir eru meira pláss spara, léttari, og geta framleitt meiri kraft.
Notkun segulmanna í bílum: svo sem loftkæling, hemlakerfi, drifmótor, olíupumpar o.fl.
Í rauninni eru segulmagnar auk þess sem þeir eru notaðir í bílum einnig mikið notaðir í farsímahlaðvarpa, heyrnartól, titringarmótora, rafmagn, hárþurrkara, viftum, ísskápum, þvottavélum o.fl.
(hlutfall notkunar seguls)
Svo, fyrir utan varanlega segulmagn eins og NdFeB, hver eru hinar þrjár helstu tegundir af segulmagn? Hvernig er framleiðslan?
Skođum betur.
Fyrst, skulum skilja hámarks segulorku vöru segulkrafta
Nú eru þrjár tegundir af seglum : varanlegir segulmagnar, tímabundnir segulmagnar og rafmagnar.
Stöðug segulmagn eru til þess fallin að þau skapa segulvöll sem heldur áfram að vera til staðar jafnvel þótt mótstæður segulvöllur sé til staðar. Rafmótorar sem nota varanlega segulmagn eru skilvirkari en þeir sem ekki gera það. Nú þegar eru allir þekktir sterkir segulmagnar með sjaldgæfum jarðefnum sem eru lykilhlutverk rafbíla og vindmyllur. Element eins og neodím og tóríum hafa orðið lykilefni vegna vaxandi eftirspurnar og takmarkaðs framboðs.
Stöðugir seglum er einstakt í því að þegar þeir eru framleiddir, þeir veita segulflæði án þess að innflutningur á orku , sem leiðir til nól rekstrarkostnaðar. Hins vegar þurfa rafsegulsegulstjörnur stöðugan straum til að skapa segulvöll.
Mikilvægt einkenni varanlegra segulmanna er að þeir halda segulvellinum sínum viðvarandi jafnvel í nærveru andstæðra ytri segulveldis. Ef styrkur andstæðings segulsviðs er nægilega mikill, þá verða innri segulkjarnar varanlegs seguls viðfangsefnisins í samræmi við andstæðings segulsviðið og þar með kemur niður demagnetization.
Stöðugir segulmagnar virka í raun eins og orkugeymslur. Orka er innrennsluð í fyrstu segulmagnsgerðina og ef hún er framleidd og meðhöndluð rétt verður hún í segulmagninum um óákveðinn tíma. Ólíkt rafhlöðu er orkan í segulmagni aldrei að renna út og er alltaf til notkunar. Þetta er vegna þess að segulmagnar hafa engin áhrif á umhverfi sitt. Þess í stað nota þau orku sína til að laða að sér eða reka frá sér önnur segulstofn og hjálpa til við umbreytingu á raf- og vélorku.
Orka segulsviðs er hlutfallsleg veruleika B og H. Þegar veruleika BH er hámarkað (tilgreind sem (BH) hámarks) , er lágmarksmagnshlutfall krafist til að framleiða magnarsvið í ákveðnu bili. Því hærri sem (BH) max er því minni er magnarsamhljómurinn sem þarf til að framleiða ákveðna flæðisþéttni. (BH) max má telja sem stöðu seguls orku á einingu magn magn efnisins. BH er mælt í "Lífandi" (L)
Í varanlegum segulmagnsvinnslu er hámarksmagnnetívirkjunarvörun magnnetívirkjunarþéttni varanlegs seguls og er algengasta viðmiðun til að einkenna frammistöðu varanlegra segulmagns.
Flokkun varanlegra segulmanna
Stöðugum seglum er hægt að skipta í fjóra tegundir: Neódíumjárnbor (NdFeB) , Samariumkobalt (SmCo) ,alúmeníklkobalti (AlNiCo) , og sem eru með aðalhlutverki .
Byrjum á hagkvæmustu seglum: Neódíum-járn-bórmagnítar
Neódímagnet (NdFeB) er eitt mest notuð efni í varanlegum seglum í viðskiptalegum notkun, þekkt fyrir Hágæða segulorkuvörur og Magnetsstyrk.
Neódíum seglum er sterkasta og flestir umdeilt Magneta. Þeir tilheyra flokki sjaldgæfra jarðmagna vegna þess að þeir eru samanstendur af neodímíum, járni og bór.
Vegna járn innihalds eru neódíum járnbórmagnítir auðveldlega oxun og hafa lélega roðndæmni og þurfa oft áferð eins og níkillplátun, epóxí- eða sinkhúðun.
En það eru framleiðsla með mikilli orkuþéttni (allt að 55 MGOe ) með miklum þol og með notkun þeirra er hægt að nota minni stærð harða diska, mótor og hljóðbúnað.
Starfshitastig Neódímmagneta er 80°C til 200°C Ég er ađ fara. Hins vegar eru hágæða neodímíum efni sem geta virkað fyrir ofan 120°C getur orðið mjög dýrt.
Ef litið er til hagkvæmni eru neodímmagnar örugglega fyrsta val.
Kannski ertu að hugsa að vinnuhita magnans míns muni fara yfir 200 ° C, svo er það ómögulegt að nota segulmagnann í þessu umhverfi? Þetta vandamál má leysa með klárum kóbaltmagnötum.
Salmiumkobalti (SmCo) er framúrskarandi magnaraefni úr efnaheiti sem er aðallega úr kóbolti og samárium og er því dýrasta magnaraefnið sem framleitt er. Hár kostnaður samariums er aðallega vegna mikillar kóbaltar innihalds og brjótleika samariums.
Þessir varanlegir segulmagnar eru mjög ryðfastir og geta staðið við hitastigi allt að 350°C , og stundum jafnvel upp í 500 gráður Ég er ađ fara. Þessi þolmóðgun gefur þeim sérstakan kost gagnvart öðrum tegundum varanlegra segulmanna sem eru minna þolandi fyrir hita. Eins og neodímmagnettir þurfa samariumkobaltsmagnettir einnig yfirhæð til að koma í veg fyrir roði.
Hins vegar er vandi þessarar magnaraflokks lítil vélræn styrkur. Sólmagnús og kóbaltmagnús geta auðveldlega orðið sprengjanlegir og þróað sprungur. Samt sem áður gæti samariumkobaltsmagnettur verið hæfasti kosturinn ef þétt hitastig og tæringarþol eru nauðsynleg.
Neódímmagnítar eru vel í lægri hitastigum en sammoníumkobaltsmagnítar best í hærri hitastig Ég er ađ fara. Neódímímmagn eru þekktir fyrir að vera öflugustu varanlegir segulmagnar við stofuhita og allt að um 180 gráður Celsius á grundvelli leifarmagns (Br). Styrkur þeirra minnkar þó verulega þegar hitinn hækkar. Þegar hitastigið nær 180 gráður Celsius, Sammonium Cobalt segulmagn eru að byrja að yfirgangur Neódímímmagnettir í gildi.
Sammoníumkobalti er talinn annað sterkasta segulsíman og er einstaklega mótstæð afseglun Ég er ađ fara. Það er oft notað í flugrekstri og öðrum greinum þar sem árangur er forgangsröðun á kostnaði.
Samariumkobaltsmagnettir, sem þróaðir voru á sjöunda áratugnum, sýna hærri segulstyrk samanborið við keramík og ál-nikkel-kobaltsmagnettir, þó að þeir séu ekki jafnir segulmagnítum og nýdíummagnítir. Þessir segulmagnar eru aðallega flokkaðir í tvo hópa eftir orkuþætti þeirra. Fyrsti hópurinn, sem kallast Sm1Co5 (1-5) , hefur orkuvörusvið sem spannar 15 til 22 MGOe Ég er ađ fara. Hins vegar, annar hópurinn, Sm2Co17 (2-17) , felur í sér orkubil 22-32 MGOe .
Bæði samariumkobalts- og neodímmagnettir eru gerðir úr pulvermálmi. Þeir eru þjappaðir undir áhrifum öflugs segulsviðs áður en þeir eru sinteraðir.
Neódímmagn eru mjög viðkvæmir fyrir umhverfisþættingum en samariumkobalts sjaldgæfum jarðmagn hafa frábæra ryðfastingu. Samarium-kobalts sjaldgæf jarðmagnítar þola háan hita án þess að missa segulkraftinn en nýódímmagnítar eru varkárar þegar þeir eru yfir stofuhita. Neódíummagnettir eru endingargóðari en samariumkobaltsmagnettir og auðvelt er að vinna með þeim og setja í segulvélar. Bæði efni þurfa að nota demantverkfæri, EDM eða mala í vinnsluferlinu.
Næst skulum við læra um Alnico segulmagn
Magnítur úr ál, nikkel og kóbalt (AlNiCo) eru hefðbundin magnera sem samanstanda aðallega af ál, nikkel og kóbolt. Þeir standa sem einn af fyrstu samtíma verslunarlegum varanlegum seglum, nýskapaður af T. Mishima í Japan í byrjun 20. aldar.
Þrátt fyrir merkilega eftirvist þeirra leiðir tiltölulega hóflegur þol þeirra til minnkaðs magnneskrafna (BH) max samanborið við aðra tegundir seguls. Gengið álníkó hefur getu til að mynda í flókið form, en sintert álníkó sýnir aðeins minni segulvirkni en yfirburðar vélrænar eiginleikar vegna fíngerðar kornagerðar, sem leiðir til jöfnrar flæðisbreytingar og aukinnar vélrænnar styrktar.
Sintering AlNiCo felur í sér innleiðingarsmeltingu, mala í fína þörunga, pressa, sintering, prófun, yfirhluti og segulmagn. Ýmsar framleiðsluhættir hafa áhrif á eiginleika segulsins, með sintering sem bætir vélræn eiginleika og steypu sem eykur orkuþéttleika.
Sintered AlNiCo seglum eru í gildi frá 1,5 til 5,25 MGOe , en steypti seglum er frá 5,0 til 9,0 MGOe Ég er ađ fara. Anisótrópískir AlNiCo segulmagnar bjóða upp á sérsniðin segulmagn stefnuskilyrði, sem veita verðmæt fjölhæfni.
Alumíum-níkill-kobaltsleikir sýna háa hámarksvirkjunartemperatur og einstaklega mikla ryðfastingu. Sumir Aluminium Nickel Cobalt gerðir geta virkað við hitastig sem er meira en 500°C. Þessir segulmagnar eru mikið notaðir í hljóðnema, hátalara, rafmagnsgítarflutningstækjum, mótorum, ferðandi bylgjublöðum, Hall skynjara og ýmsum öðrum forritum.
Loks skulum við skilja segulmagninn með mestan kostnaðarforgang, sem er ferrít segulmagn!
Fjármagn , einnig þekkt sem keramískir seglumenn , eru samanstendur af sinteruðu járnoxíði ásamt efnum eins og bariumkarbónati eða stronsíumkarbónati. Þessir segulmagnar eru þekktir fyrir hagkvæmur verðlag, árangursrík ryðfasting og getu til að viðhalda stöðugleika við háan hita upp á 250°C.
Meðan segulvirkni þeirra er ekki jafn sterkur og NdFeB seglum , kostnaðaráhrif ferítmagneta gera þá vel viðeigandi fyrir stórsvæði framleiðslu. Þessi kostnaðarforréttindi stafa af notkun ódýrs, auðveldlega fáanlegs efnis sem er ekki stefnumótandi í eðli sínu.
Keramískir segulmagnar geta verið isótróp, sýnir jafnan segulmagn í allar áttir, eða anisótróp, sýna segulmagn í samræmi við streitu stefnu. Stærstu keramísku segulmagnarnir geta náð segulorku sem er 3,8 milljóna , sem gerir þá veikasta tegund varanlegs seguls. Þrátt fyrir að hafa lágmarks segulmagnseigni, bjóða þeir upp á yfirburða þol gegn demagnetization samanborið við aðra tegundir segulmagns.
Keramískir segulmagnar sýna lág segulorku vörur og eiga frábær ryðfasting, notuð saman við hlutar úr kolefnislítilli stáli og hentug til notkunar í hitastigumhverfi.
Framleiðsla keramískra segulmanna felur í sér pressa og sintera, þar sem mælt er með notkun demantbrjóstara vegna sprengju þeirra.
Almennt er hægt að finna jafnvægi á milli segulstyrktar og hagkvæmni í keramíkmagnötum, en brjótleika þeirra er afgreitt af frábærri ryðfastleika. Þeir eru endingargóðir, þolið við demagnetization og kostnaðarverð valkostur fyrir ýmis forrit eins og leikföng, handverk og mótorar.
Sjaldan jarðmagn eru tilvalin í notkun sem ekki krefst mikilla orkuþéttleika, svo sem rafmagnsglugga, sæti, slökkvi, vift, blásara í tækjum, sumum rafmagnsverktækjum og hljóðbúnaði.
