長距離通勤時間に悩まされていませんか?地下鉄、車、飛行機で目的地まで行くことができますが、それでも時間がかかるように感じます。しかし、私たちの通勤時間に質的な飛躍をもたらすことができる技術があり、それは磁気浮上です。もしかしたら、磁気浮上は映画やドラマの中だけに存在すると感じているかもしれません。しかし、2023年7月です!韓国科学技術研究院のスクベ・リー(이석배)、キム・ジフン(김지훈)などは、最初に材料を研究するためのチームを結成しました。純粋な鉛アパタイトは絶縁体ですが、Sukbae Lee氏らによると、LK-99を形成する銅をドープした鉛アパタイトは超伝導体、つまり高温では金属であるとされています。常圧での室温超伝導材料は確認されていませんが、希望も持てます!この魔法のLK-99が磁石でどのように機能するか見てみましょう!

磁石が下から材料に近づくと、反発力で材料が立ち上がるのも見たことがあると思います。磁極を変えた後も、材料に近づくときの反発により材料は立ち上がったままです。

この「小さな黒い点」は、NdFeB磁石が近づいたり遠ざかったりすると、落下したり立ち上がったりします。S極とN極の両方が効果的であり、つまり、反発は磁極とは何の関係もなく、反磁性を示します。

LK-99が本当に超伝導であるかどうかについては話さないようにしましょう。NdFeB永久磁石はそれを浮上させることができます。

NdFeB永久磁石といえば、テスラモデルSについて話す必要があります。

イーロンマスクは非常に大胆なので、テスラが最初のセダンであるモデルSの発売イベントを開催したとき、彼らはそれを組み立てさえしませんでした。シャシーはメルセデス・ベンツCLSをベースとし、アルミ製のボディパネルとエンジンカバーはネオジム鉄ホウ素磁石で鉄骨に接着された。

テスラが最初の2つのフルサイズカーモデルを製造したとき、彼らは車両に動力を供給するために誘導モーターを使用しました。これらのモーターは、希土類磁石の発明より100年近くも前の素晴らしいデザインであるニコラ・テスラのオリジナルモーター設計に基づいています。

誘導電動機は、自ら磁気を発生させて電気で回転子を駆動し、永久磁石がなくても動作します。

誘導モーターの設計は優れていますが、テスラが2017年にモデル3の永久磁石モーターに切り替えたのには正当な理由があります:モデル3は小型車であり、より小さなモーターが必要ですが、それでも十分なパワーがあります。

そこで、モデル3からテスラは、省スペースで軽量で、より多くの力を生成できるネオジム鉄ホウ素モーターを採用しました。

自動車での磁石の使用:エアコン、ブレーキシステム、駆動モーター、オイルポンプなど。

実際、磁石は自動車に使用されているだけでなく、携帯電話のスピーカー、ヘッドホン、振動モーター、電磁石、ヘアドライヤー、扇風機、冷蔵庫、洗濯機などにも広く使用されています。

(磁石使用量の割合)

では、NdFeBのような永久磁石の他に、磁石には大きく分けて3つのタイプがあるのでしょうか?制作プロセスはどのようなものですか?

詳しく見てみましょう!

まず、磁石の最大磁気エネルギー積を理解しましょう

現在、磁石には3つのタイプがあります: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.

永久磁石は、対向する磁場の存在下でも維持される磁場を生成します。永久磁石を使用する電気モーターは、使用しないモーターよりも効率的です。現在、既知のすべての強力な磁石には、電気自動車や風力タービンの主要コンポーネントである希土類元素が含まれています。ネオジムやトリウムなどの元素は、需要の増加と供給の限度により、重要な材料となっています。

永久磁石は、一度製造されると、磁束を供給せずに供給するという点で独特ですenergy inputこれにより、運用コストがゼロになります。これに対し、電磁石は磁場を発生させるために連続電流を必要とします。

永久磁石の重要な特性は、対向する外部磁場の存在下でも磁場を維持することです。しかし、対向磁場の強度が十分に高いと、永久磁石の内部磁核が対向磁場と整列し、減磁が発生します。

永久磁石は、基本的にエネルギー貯蔵デバイスとして機能します。エネルギーは初期着磁過程で注入され、適切に製造・取り扱えば、いつまでも磁石内に留まります。バッテリーとは異なり、磁石のエネルギーは尽きることはなく、引き続き使用できます。これは、磁石が周囲に正味の影響を与えないためです。代わりに、それらはエネルギーを使用して他の磁性物体を引き付けたり反発したりし、電気エネルギーと機械エネルギーの間の変換を助けます。

磁場のエネルギーは、BとHの積に比例します。BHの積が最大化されると(次のように表されます) (BH)max)では、特定のギャップに特定の磁場を生成するには、磁石の最小体積が必要です。(BH)maxが高いほど、特定の磁束密度を生成するために必要な磁石の体積は小さくなります。(BH)maxは、磁石材料の単位体積当たりの静磁エネルギーと考えることができます。BHは次のように測定されます。Mega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.

永久磁石業界では、最大磁気エネルギー積は永久磁石の磁気エネルギー密度を表し、永久磁石の性能を特徴付けるために最も一般的に使用されるパラメータです。

永久磁石の分類

永久磁石は4つのタイプに分けることができます。neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)そしてceramic or ferrite magnets.

最も費用対効果の高い磁石から始めましょう。Neodymium Iron Boron Magnets

ネオジウム磁石(NdFeB)は、商業用途で最も広く使用されている永久磁石材料の1つであり、そのことで知られています。high magnetic energy productそしてmagnetic strength.

ネオジウム磁石はstrongestそして最もcontroversial磁石。それらはネオジム、鉄、ホウ素元素で構成されているため、希土類磁石のカテゴリーに属します。

ネオジム鉄ホウ素磁石は、鉄分が含まれているため酸化しやすく、耐食性が悪く、ニッケルメッキ、エポキシコーティング、亜鉛コーティングなどのコーティングが必要になることがよくあります。

ただし、それらは高エネルギー密度製品(最大100055 MGOe)を高靭性で、それらを使用することでハードディスクドライブ、モーター、オーディオ機器の小型化が可能となります。

ネオジム磁石の動作温度範囲は80°C to 200°C.しかし、上記で動作可能な高品質なネオジム材料120°Cかなり高価になる可能性があります。

費用対効果を考えると、ネオジム磁石は間違いなく最初の選択肢です。

たぶん、あなたは私の磁石の使用温度が200°Cを超えると思っているので、この環境で磁石を使用することは不可能ですか?この問題は、衛生的なコバルト磁石によって解決できるかもしれません。

サルミウムコバルト(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.

これらの永久磁石は耐食性が高く、最大で100μm未満の温度に耐えることができます。350°C、場合によっては最大500 degrees.この温度耐性により、熱に対する耐性が低い他のタイプの永久磁石に比べて明確な利点があります。ネオジム磁石と同様に、サマリウムコバルト磁石も腐食を防ぐためのコーティングが必要です。

ただし、この磁石の種類の欠点は、機械的強度が低いことです。塩分濃度コバルト磁石は、簡単にもろくなり、亀裂が発生する可能性があります。それにもかかわらず、高温と耐食性が不可欠な場合、サマリウムコバルト磁石が最も適切な選択肢かもしれません。

ネオジム磁石は低温で優れており、サンモニウムコバルト磁石はhigher temperatures.ネオジム磁石は、残留磁化(Br)に基づいて、室温および摂氏約180度までで最も強力な永久磁石として知られています。しかし、温度が上昇すると強度は大幅に低下します。温度が摂氏180度に近づくと、サモニウムコバルト磁石がsurpass性能のネオジム磁石。

サモニウムコバルトは、 second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization.これは、コストよりもパフォーマンスを優先する航空宇宙産業やその他のセクターで一般的に利用されています。

1970年代に開発されたサマリウムコバルト磁石は、ネオジム磁石の磁力には及ばないものの、セラミック磁石やアルミニウム-ニッケル-コバルト磁石と比較して高い磁気強度を示します。これらの磁石は、エネルギーレベルに基づいて主に2つのグループに分類されます。最初のグループ(Sm1Co5 (1-5)、から及ぶエネルギー製品の範囲を誇っています15 to 22 MGOe.一方、2番目のグループ、 Sm2Co17 (2-17)は、のエネルギー範囲を包含します。22-32 MGOe.

サマリウムコバルト磁石とネオジム磁石はどちらも粉末金属から製造されます。それらは、焼結プロセスを経る前に、強力な磁場の影響下で圧縮されます。

ネオジム磁石は環境要因に非常に敏感ですが、サマリウムコバルト希土類磁石は優れた耐食性を示します。サマリウムコバルト希土類磁石は、磁気を失うことなく高温に耐えることができますが、ネオジム磁石は室温以上で慎重に使用する必要があります。ネオジム磁石は、サマリウムコバルト磁石に比べて耐久性が高く、簡単に機械加工して磁気アセンブリに組み込むことができます。どちらの材料も、機械加工プロセス中にダイヤモンド工具、EDM、または研削を使用する必要があります。

次に、アルニコ磁石について学びましょう

アルミニッケルコバルト磁石(Alnico) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of アルミニウム、ニッケル、コバルト。They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by T. Mishimain Japan during the early 20th century.

顕著な残留磁気にもかかわらず、比較的控えめな靭性により、他の磁石タイプと比較すると、磁気エネルギー積(BH)maxが減少します。鋳造アルニコは複雑な形状に成形する能力を持っていますが、焼結アルニコはわずかに少ない磁気特性を示しますが、その微細な粒子構造により優れた機械的特性を示し、均一な磁束分布と強化された機械的強度をもたらします。

AlNiCoの焼結には、誘導溶融、微粒子への粉砕、プレス、焼結、テスト、コーティング、および磁化が含まれます。さまざまな製造方法が磁石の特性に影響を与え、焼結は機械的特性を強化し、鋳造はエネルギー密度を高めます。

焼結アルニコ磁石には、次のようなグレードがあります。1.5 to 5.25 MGOe、キャスト磁石の範囲は5.0 to 9.0 MGOe.異方性Alnico磁石は、カスタマイズされた磁化方向オプションを提供し、貴重な汎用性を提供します。

アルミニウムニッケルコバルト合金は、高い最高動作温度と優れた耐食性を示します。一部のアルミニウムニッケルコバルトグレードは、を超える温度で機能できます500°C. これらの磁石は、マイク、スピーカー、エレキギターピックアップ、モーター、進行波管、ホールセンサー、およびその他のさまざまなアプリケーションで広く使用されています。

最後に、最も価格優位性のある磁石、フェライト磁石を理解しましょう!

フェライト磁石, also known asセラミック磁石, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their 経済的な価格設定、効果的な耐食性、および高温での安定性を維持する能力250°Cです。

それらの磁気特性はnot as strong as those of NdFeB magnets、フェライト磁石の費用対効果は、フェライト磁石を以下の用途に適していますlarge-scale加工。このコスト優位性は、本質的に非戦略的である、安価で容易に入手できる材料の使用に起因しています。

セラミック磁石には、全方向に均一な磁気特性を示す等方性磁石と、応力方向に合わせて磁化を示す異方性磁石があります。最も強力なセラミック磁石は、の磁気エネルギーを達成することができます。 3.8 MGOe、それらを最も弱いタイプの永久磁石にします。それらの適度な磁気特性にもかかわらず、それらは他の磁石タイプと比較して減磁に対する優れた弾力性を提供します。

セラミック磁石は、low magnetic energy 製品と所有excellent corrosion resistance,一般的に低炭素鋼部品と一緒に使用され、中程度の温度環境での使用に適しています。

セラミック磁石の製造工程にはプレスと焼結が含まれますが、ダイヤモンド砥石は脆い性質を持つため、使用が推奨されています。

一般に、セラミック磁石は磁気強度とコスト効率のバランスが取れており、その脆性は優れた耐食性によって打ち消されます。耐久性があり、減磁に強く、おもちゃ、工芸品、モーターなどのさまざまな用途に費用対効果の高いオプションです。

希土類磁石は重量やサイズの考慮事項を大幅に強化しますが、フェライトは、パワーウィンドウ、シート、スイッチ、ファン、電化製品のブロワー、一部の電動工具、オーディオ機器など、高エネルギー密度を必要としないアプリケーションに適しています。