Шта треба да знате о магнетима пре него што схватите магнетну левитацију
Да ли вас мучи време које траје на путу? Иако можемо доћи до ваше дестинације у метроу, возили и летели, ипак нам се чини да је потребно много времена. Међутим, постоји технологија која може да направи квалитетан скок у нашем времену путовања, а то је магнетна левитација. Можда сматрате да магнетско левитација постоји само у филмовима или ТВ драмима. Али у јулу 2023. Сукбае Ли (이석배), Џи-Хун Ким (김지훈) и други из Корејског института за науку и технологију први су формирали тим за проучавање материјала. Чисти оловни апатит је изолатор, али према Сукбае Лију и другима, оловни апатит допиран баком који формира ЛК-99 је суперпроводилац, или метал на већим температурама. Иако нема потврђеног суперпроводилачког материјала на собу под нормалним притиском, он нам такође даје наду! Да видимо како ће овај магичан ЛК-99 радити на магнету!
Верујем да сте такође видели да када се магнет приближи материјалу снижње, материјал се подиже због одбијања. Након промене магнетних полова, материјал се и даље држи због одбијања када се приближи материјалу.
Ова "мала црна тачка" стално пада или устаје док се NdFeB магнет приближава и удаљава. И С пољ и Н пољ су ефикасни, то јест, отпор нема никакве везе са магнетним пољом, показујући антимагнетизам.
Не говоримо о томе да ли је ЛК-99 заиста суперпроводилац. Постојан магнет од НДФБ-а може да га учини левитирајућим.
Говорећи о НДФЕБ трајним магнетима, морамо да разговарамо о Тесли Модел С.
Илон Маск је толико храбар да када је Тесла одржала презентацију своје прве седане, Модела С, нису га ни саставили. Шасија је била заснована на Мерцедесу-Бенцу ЦЛС, а алуминијумски панели куза и поклопац мотора били су лепи на челични оквир неодимијумским магнетним магнетним магнетним магнетним магнетним магнетним магнетним магнетним магнетним магнет
Када је Тесла направила своја прва два модела аутомобила у пуној величини, користила је индукционе моторе за покретање возила. Ови мотори су били засновани на оригиналном дизајну мотора Николе Тесле, који је био бриљантан дизајн који је прешао проналазак магнета ретких земљишта за скоро 100 година.
Индукциони мотори генеришу свој магнетизам и покрећу ротор кроз електричну енергију, и раде без било каквих врста трајних магнета.
Дизајн индукционог мотора је добар, али Тесла је 2017. године прешла на моторе са трајним магнетима за Модел 3 из доброг разлога: Модел 3 је мањи аутомобил, и треба му мањи мотор, али и даље има пуно снаге.
Почињући са Модел 3, Тесла је користио неодимски водени борски мотори јер штеде простор, лакше су и могу генерисати више снаге.
Употреба магнета у аутомобилима: као што су клима, кочници, мотори, маслаце и сл.
У ствари, поред тога што се користе у аутомобилима, магнети се такође широко користе у звучницима мобилних телефона, слушалицама, вибрационим моторима, електромагнетима, сушилицама косе, вентилаторима, фрижидерима, праљкама итд.
(Упор коришћења магнета)
Дакле, осим трајних магнета као што је НДФЕБ, које су друге три главне врсте магнета? Какав је производњи процес?
Хајде да погледамо ближе!
Прво, да разумемо максимални производ магнетне енергије магнета
Тренутно постоје три врсте магнета : трајни магнети, привремени магнети и електромагнети.
Постојан магнет ствара магнетно поље које се одржава чак и у присуству супротног магнетног поља. Електрични мотори који користе трајне магнете ефикаснији су од оних који то не раде. Тренутно сви познати јаки магнети садрже реткоземењске елементе, који су кључне компоненте за електрична возила и ветровинске турбине. Елементи као што су неодим и торијум постали су кључни материјали због растуће потражње и ограничене понуде.
Постојан магнет је јединствен по томе што, када се једном произведе, даје магнетни ток без унос енергије , што резултира нултим оперативним трошковима. За разлику од њих, електромагнетним магнетима је потребна континуирана струја да би се генерисало магнетно поље.
Важна особина трајних магнета је да одржавају своје магнетно поље чак и у присуству супротног спољног магнетног поља. Међутим, ако је снага супротног магнетног поља довољно висока, унутрашња магнетна језгра трајног магнета ће се ускладити са супротним магнетним полем, што ће резултирати демагнетизацијом.
Постојан магнет у суштини служи као уређај за складиштење енергије. Енергија се убризгава током почетног процеса магнетизације, а ако се правилно производи и обрађује са њом, она ће остати у магнету на неограничено време. За разлику од батерије, енергија у магнету никада се не исцрпља и остаје доступна за употребу. То је зато што магнити немају никакав утицај на околину. Уместо тога, користе своју енергију да привлаче или одбацују друге магнетне објекте, помажући у конверзији између електричне и механичке енергије.
Енергија магнетног поља је пропорционална производу Б и Х. Када се производ БХ максимизује (означава се као (БХ) максимум) , минимална запремина магнета је потребна да произведе дато магнетно поље у датом јаз. Што је већи (БХ) макс, то је мања запремина магнета потребна за производњу дате густине флукса. (БХ) макс се може сматрати статичком магнетном енергијом по јединици запремине магнетног материјала. БХ се мери у Мега-Гаусови Оерстеди (MGOe) или kJ/mXNUMX.
У индустрији трајних магнета, максимални производ магнетне енергије представља густину магнетне енергије трајног магнета и најчешће се користи за карактеризовање перформанси трајних магнета.
Класификација трајних магнета
Стални магнети се могу поделити на четири типа: неодимски железни бор (NdFeB) , самаријум кобалт (SmCo) ,алуминијум-никел-кобалт (AlNiCo) , и са више од 50 м .
Почнимо са најјефикаснијим магнетима: Магнети од неодима, гвожђа и бора
Неодни магнети (НдФЕБ) су један од најраспрострањенијих материјала за трајни магнет у комерцијалним апликацијама, познати по својој производ високе магнетне енергије и магнетну снагу.
Неодни магнити су најјачи и највише контроверзна магнет. Они припадају категорији ретких земљених магнета јер су састављени од неодима, гвожђа и бора.
Због садржаја гвожђа, неодимски магнити железног бора се лако оксидирају и имају лошу отпорност на корозију, а често захтевају премазе као што су никел, епоксидни премаз или цинк.
Међутим, то су производи са високом енергетском густином (до 55 МГОе у овом случају, уколико се користију, могуће је користити мање дискове, моторе и аудио опрему.
Радни распон температуре неодимијумских магнета је 80°C до 200°C - Да ли је то истина? Међутим, висококвалитетни неодимијумски материјали који могу радити изнад 120°C може постати прилично скупо.
С обзиром на трошковну ефикасност, неодимски магнети су дефинитивно први избор.
Можда мислите да ће радна температура мог магнета прећи 200 °C, па да ли је немогуће користити магнет у овом окружењу? Овај проблем се може решити са хигијенским кобалтним магнетима.
Салмијум кобалт (SmCo) је квалитетни материјал за трајни магнети који се углавном прави од кобальта и самарија, што га чини најскупљим магнетним материјалом за производњу. Његова висока цена углавном је због значајног садржаја кобальта и крхкости самаријумске легуре.
Ови трајни магнети су веома отпорни на корозију и издржавају температуре до 350°C , а понекад чак и до 500 степени - Да ли је то истина? Ова отпорност на температуру даје им посебну предност у односу на друге врсте трајних магнета који су мање толерантни на топлоту. Као и неодимски магнети, и самаријумски кобалтни магнети треба да буду обложени премазом како би се спречило корозију.
Међутим, недостатак ове врсте магнета је његова ниска механичка чврстоћа. Солински капацитет Кобалтни магнети могу лако постати крхки и развити пукотине. Међутим, у случајевима када су неопходне високе температуре и отпорност на корозију, самаријумски кобалтни магнети могу бити најприкладнија опција.
Неодимски магнети су одлични на нижим температурама, док су магнети са саммонијумским кобалтним најбоље на нижим температурама. веће температуре - Да ли је то истина? Неодимски магнети су познати по томе што су најмоћнији трајни магнети на собној температури и до око 180 степени Целзијуса на основу остатке магнетизације (Br). Међутим, њихова чврстоћа значајно опада с повећањем температуре. Када су температуре близу 180 степени Целзијуса, Самонијак Кобалт магнети почињу да превазилажење Неодимијски магнети у перформанси.
Саммонијум кобалт рангира као други најјачи магнетни материјал и има изузетну отпорност на демагнетизацију - Да ли је то истина? Обично се користи у ваздухопловној индустрији и другим секторима који приоритетно стављају перформансе изнад трошкова.
Самаријумски кобалтни магнети, развијени 1970-их, показују већу магнетну чврстоћу у поређењу са керамичким и алуминијум-никел-кобалтним магнетима, иако нису у складу са магнетизмом који нуде неодимијумски магнети. Ови магнети се углавном класификују у две групе на основу њихових нивоа енергије. Прва група, позната као Sm1Co5 (1-5) , има низ енергетских производа који се протежу од 15 до 22 МГОе - Да ли је то истина? С друге стране, друга група, Sm2Co17 (2-17) , обухвата распон енергије од 22-32 МГОе .
И самаријум-кобалт и неодим-магнити се израђују од метала у праху. Пре него што се претрпе процес синтерације, они се компресирају под утицајем снажног магнетног поља.
Неодимски магнети су веома осетљиви на факторе животне средине, док самаријумски кобалтски магнети са ретким земљом показују одличну отпорност на корозију. Магнети са самаријум-кобалт ретких земљишта могу издржавати високе температуре без губитка свог магнетизма, док се магнети са неодим-ом треба користити опрезно изнад собе. Неодимски магнети су трајнији у поређењу са самаријумским кобалтним магнетима и лако се обрађују и уклапају у магнетне збирке. Оба материјала захтевају употребу дијамантских алата, ЕДМ-а или брушења током процеса обраде.
Даље ћемо научити о Алницо магнетима
Алуминијумски никел-кобалт магнити (AlNiCo) су конвенционални материјали трајних магнета који се углавном састоје од алуминијум, никел и кобалт. Они стоје као један од најранијих савремених комерцијалних трајних магнета, иновација од стране Т. Мишима у Јапану почетком 20. века.
Упркос њиховој значајној остатку, њихова релативно скромна чврстоћа доводи до смањења производа магнетне енергије (БХ) макс у поређењу са другим типовима магнета. Фонтан АлНиЦО поседује способност да се формира у сложене облике, док синтерирани АлНиЦО показује нешто мање магнетне својства, али супериорне механичке својства због своје структуре финог зрна, што резултира равномерном расподелом флукса и побољшаном механичком чврстоћом.
Стругање АлНиЦО-а обухвата индукционо топљење, брушење у фине честице, притискање, стругање, тестирање, премазивање и магнетизовање. Различити начини производње утичу на својства магнета, а пепелирање побољшава механичке атрибуте и ливање повећава густину енергије.
Синтерирани АлНиЦО магнети долазе у разним квалитетима од 1,5 до 5,25 МГОе , док се лечени магнети крећу од 5,0 до 9,0 МГОе - Да ли је то истина? Анизотропни АлНиЦо магнети нуде прилагођене опције насоке магнетизације, пружајући вредну свестраност.
Алуминијум Никел Кобалт легуре показују високе максималне оперативне температуре и изузетну отпорност на корозију. Неке Алуминијум Никел Кобалт квалитете могу да раде на температурама које прелазе 500 °C. Ови магнети се широко користе у микрофонима, звучницима, пикапима за електричну гитару, моторима, путежним таласним цевицама, Хол сензорима и различитим другим апликацијама.
За крај, разумејмо магнет са највећом предностима у цени, а то је феритски магнет!
Апарати за производњу , такође познат као керамички магнети , састављени су од синтерисаног гвожђевог оксида заједно са материјалима као што су баријум карбонат или стронциони карбонат. Ови магнети су препознати по њиховој економска цена, ефикасна отпорност на корозију и способност одржавања стабилности на високим температурама до 250 °C.
Док су њихове магнетне карактеристике не тако јаки као и од NdFeB магнета , трошковна ефикасност феритних магнета чини их погодним за великог обима производње. Ова предност у погледу трошкова произилази из употребе јефтиних, лако доступних материјала који нису стратешке природе.
Керамички магнети могу бити изотропни, показујући једнака магнетна својства у свим правцима, или анизотропни, приказују магнетизацију у складу са правцем стреса. Најмоћнији керамички магнети могу постићи магнетну енергију од 3.8 МГОе , што их чини најслабијим типом трајног магнета. Упркос својим скромним магнетним својствима, они нуде супериорну отпорност на демогнетизацију у поређењу са другим врстама магнета.
Керамички магнети показују ниска магнетна енергија производ и поседују одлична отпорност на корозију, обично се користи заједно са компонентама од ниског угљенског челика и погодан за употребу у срединама умерене температуре.
Производњин процес керамичких магнета укључује притискање и синтерирање, са препоруком употребе брисача дијаманта због њихове крхкости.
Генерално, керамички магнети пружају равнотежу између магнетне чврстоће и трошковне ефикасности, а њихова крхкост се супротставља изузетном отпорности на корозију. Они су издржљиви, отпорни на демагнетизацију и трошковно ефикасна опција за различите апликације као што су играчке, занатоварство и мотори.
Магнети ретких земљишта значајно побољшавају тежину или величину, док су ферити пожељни за апликације које не захтевају високу густину енергије, као што су електрични прозори, седишта, прекидачи, вентилатори, духачи у уређајима, неки електрични алати и аудио опрема.
