Притеснява ли ви времето за пътуване на дълги разстояния? Въпреки че можем да стигнем до вашата дестинация, като използваме метрото, шофираме и летим, все пак се чувстваме така, сякаш отнема много време. Има обаче технология, която може да направи качествен скок в нашето време за пътуване до работното място и това е магнитната левитация. Може би смятате, че магнитната левитация съществува само във филмите или телевизионните драми. Но през юли 2023 г.! Сукбае Лий (이석배), Джи-Хун Ким (김지훈) и други от Корейския институт за наука и технологии първо сформират екип за изучаване на материала. Чистият оловен апатит е изолатор, но според Сукбае Лий и други, легираният с мед оловен апатит, който образува LK-99, е свръхпроводник или метал при по-високи температури. Въпреки че няма потвърден свръхпроводящ материал със стайна температура при нормално налягане, той също ни дава надежда! Нека видим как се представя този вълшебен LK-99 на магнита!

Вярвам, че сте виждали също, че когато магнитът се приближи до материала отдолу, материалът се изправя поради отблъскване. След смяна на магнитните полюси материалът все още се изправя поради отблъскване при приближаване до материала.

Тази "малка черна точка" продължава да пада или да се изправя, докато магнитът NdFeB се приближава и се отдалечава. И S, и N полюсът са ефективни, тоест отблъскването няма нищо общо с магнитния полюс, показвайки антимагнетизъм.

Нека не говорим за това дали LK-99 наистина е свръхпроводящ. Постоянният магнит NdFeB може да го накара да левитира.

Говорейки за постоянни магнити NdFeB, трябва да говорим за Tesla Model S.

Илон Мъск е толкова смел, че когато Tesla проведе събитието за пускане на първия си седан, Model S, те дори не го сглобиха. Шасито е базирано на Mercedes-Benz CLS, а алуминиевите панели на каросерията и капакът на двигателя са залепени към стоманената рамка с борни магнити от неодимово желязо.

Когато Tesla направи първите си два модела автомобили в пълен размер, те използваха асинхронни двигатели за задвижване на превозните средства. Тези двигатели са базирани на оригиналния дизайн на двигателя на Никола Тесла, който е брилянтен дизайн, предшестващ изобретяването на редкоземните магнити с почти 100 години.

Асинхронните двигатели генерират собствен магнетизъм и задвижват ротора чрез електричество и работят без никакъв вид постоянни магнити.

Дизайнът на асинхронния двигател е добър, но Tesla премина към двигатели с постоянни магнити за Model 3 през 2017 г. с основателна причина: Model 3 е по-малка кола и се нуждае от по-малък двигател, но все още има много мощност.

Така че, започвайки с Model 3, Tesla използва двигатели с неодимово желязо бор, защото те са по-спестяващи място, по-леки и могат да генерират повече сила.

Използване на магнити в автомобили: като климатик, спирачни системи, задвижващи двигатели, маслени помпи и др.

Всъщност, освен че се използват в автомобилите, магнитите се използват широко и в високоговорители, слушалки, вибрационни двигатели, електромагнити, сешоари, вентилатори, хладилници, перални машини и др.

(Дял на използването на магнит)

И така, освен постоянни магнити като NdFeB, кои са другите три основни вида магнити? Какъв е производственият процес?

Нека разгледаме по-отблизо!

Първо, нека разберем максималния магнитен енергиен продукт на магнитите

В момента има три вида магнити: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.

Постоянните магнити произвеждат магнитно поле, което се поддържа дори при наличие на противоположно магнитно поле. Електрическите двигатели, които използват постоянни магнити, са по-ефективни от тези, които не го правят. В момента всички известни силни магнити съдържат редкоземни елементи, които са ключови компоненти за електрическите превозни средства и вятърните турбини. Елементи като неодим и торий се превърнаха в ключови материали поради нарастващото търсене и ограниченото предлагане.

Постоянните магнити са уникални с това, че веднъж произведени, те осигуряват магнитен поток безenergy input, което води до нулеви експлоатационни разходи. За разлика от тях, електромагнитните магнити изискват непрекъснат ток, за да генерират магнитно поле.

Важно свойство на постоянните магнити е, че те поддържат магнитното си поле дори при наличие на противоположно външно магнитно поле. Въпреки това, ако силата на противоположното магнитно поле е достатъчно висока, вътрешните магнитни ядра на постоянния магнит ще се изравнят с противоположното магнитно поле, което ще доведе до размагнитване.

Постоянните магнити по същество действат като устройства за съхранение на енергия. Енергията се инжектира по време на първоначалния процес на намагнитване и ако се произвежда и обработва правилно, тя ще остане в магнита за неопределено време. За разлика от батерията, енергията в магнита никога не се изчерпва и остава достъпна за използване. Това е така, защото магнитите нямат нетен ефект върху заобикалящата ги среда. Вместо това те използват енергията си, за да привличат или отблъскват други магнитни обекти, подпомагайки преобразуването между електрическа и механична енергия.

Енергията на магнитното поле е пропорционална на произведението на B и H. Когато произведението на BH е максимално (обозначено като (BH)max), минималният обем магнит е необходим за създаване на дадено магнитно поле в дадена междина. Колкото по-висок е (BH)max, толкова по-малък обем на магнита е необходим за получаване на дадена плътност на потока. (BH)max може да се разглежда като статична магнитна енергия на единица обем от магнитния материал. BH се измерва вMega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.

В индустрията за постоянни магнити максималният магнитен енергиен продукт представлява магнитната енергийна плътност на постоянния магнит и е най-често използваният параметър за характеризиране на работата на постоянните магнити.

Класификация на постоянните магнити

Постоянните магнити могат да бъдат разделени на четири вида:neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)иceramic or ferrite magnets.

Нека започнем с най-рентабилните магнити:Neodymium Iron Boron Magnets

Неодиевите магнити (NdFeB) са едни от най-широко използваните материали с постоянни магнити в търговските приложения, известни със своитеhigh magnetic energy productиmagnetic strength.

Неодиевите магнити саstrongestи повечетоcontroversialМагнити. Те принадлежат към категорията на редкоземните магнити, тъй като са съставени от неодимови, железни и борни елементи.

Поради съдържанието на желязо, неодимовите железни борни магнити лесно се окисляват и имат лоша устойчивост на корозия и често изискват покрития като никелиране, епоксидно покритие или цинково покритие.

Те обаче са продукти с висока енергийна плътност (до55 MGOe) с висока здравина и използването им позволява по-малък размер твърди дискове, двигатели и аудио оборудване.

Работният температурен диапазон на неодимовите магнити е80°C to 200°C. Въпреки това, висококачествени неодимови материали, които могат да работят отгоре120°Cможе да стане доста скъпо.

Като се има предвид рентабилността, неодимовите магнити определено са първият избор.

Може би си мислите, че работната температура на моя магнит ще надхвърли 200°C, така че невъзможно ли е да се използва магнитът в тази среда? Този проблем може да бъде решен със санитарни кобалтови магнити.

Салмий кобалт (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.

Тези постоянни магнити са силно устойчиви на корозия и могат да издържат на температури до350°C, а понякога дори до500 degrees. Тази температурна устойчивост им дава ясно предимство пред други видове постоянни магнити, които са по-малко толерантни към топлина. Подобно на неодимовите магнити, самариевите кобалтови магнити също се нуждаят от покрития за предотвратяване на корозия.

Недостатъкът на този магнитен сорт обаче е ниската му механична якост. Солеността Кобалтовите магнити могат лесно да станат крехки и да развият пукнатини. Независимо от това, в случаите, когато високата температура и устойчивостта на корозия са от съществено значение, самариевите кобалтови магнити може да са най-подходящият вариант.

Неодимовите магнити се отличават при по-ниски температури, докато самониево-кобалтовите магнити се представят най-добре приhigher temperatures. Неодимовите магнити са известни с това, че са най-мощните постоянни магнити при стайна температура и до приблизително 180 градуса по Целзий въз основа на остатъчно намагнитване (Br). Силата им обаче намалява значително с повишаване на температурата. Когато температурите са близо до 180 градуса по Целзий, самониево-кобалтовите магнити започват да се увеличаватsurpassНеодимови магнити в изпълнение.

Самониевият кобалт се нарежда като second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. Обикновено се използва в космическата индустрия и други сектори, като дава приоритет на производителността пред разходите.

Самарийните кобалтови магнити, разработени през 70-те години на миналия век, показват по-висока магнитна сила в сравнение с керамичните и алуминиево-никел-кобалтовите магнити, въпреки че не достигат магнетизма, предлаган от неодимовите магнити. Тези магнити се класифицират главно в две групи въз основа на техните енергийни нива. Първата група, известна катоSm1Co5 (1-5), може да се похвали с гама от енергийни продукти, обхващаща от15 to 22 MGOe. От друга страна, втората група, Sm2Co17 (2-17), обхваща енергиен диапазон от22-32 MGOe.

Както самариевият кобалт, така и неодимовите магнити са произведени от прахообразни метали. Те се компресират под въздействието на мощно магнитно поле, преди да преминат през процес на синтероване.

Неодимовите магнити са силно чувствителни към факторите на околната среда, докато самариевите кобалтови редкоземни магнити показват отлична устойчивост на корозия. Самарийните кобалтови редкоземни магнити могат да издържат на високи температури, без да губят магнетизма си, докато неодимовите магнити трябва да се използват внимателно над стайната температура. Неодимовите магнити са по-издръжливи в сравнение със самариевите кобалтови магнити и могат лесно да бъдат обработени и вградени в магнитни възли. И двата материала изискват използването на диамантени инструменти, електроерозийна обработка или шлайфане по време на процеса на обработка.

След това нека научим за магнитите Alnico

Алуминиеви никелкобалтови магнити (AlNiCo) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of алуминий, никел и кобалт.They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by Т. Мишимаin Japan during the early 20th century.

Въпреки забележителния им остатък, относително скромната им издръжливост води до намален магнитен енергиен продукт (BH) max в сравнение с други видове магнити. Cast AlNiCo притежава способността да се оформя в сложни форми, докато синтерованият AlNiCo демонстрира малко по-малки магнитни свойства, но превъзходни механични свойства поради своята фина зърнеста структура, което води до равномерно разпределение на потока и повишена механична якост.

Синтероването AlNiCo включва индукционно топене, смилане на фини частици, пресоване, синтероване, тестване, нанасяне на покритие и намагнитване. Различни производствени методи влияят върху свойствата на магнита, като синтероването подобрява механичните свойства, а леенето повишава енергийната плътност.

Синтерованите магнити AlNiCo се предлагат в класове, вариращи от1.5 to 5.25 MGOe, докато летите магнити варират от5.0 to 9.0 MGOe. Анизотропните магнити AlNiCo предлагат персонализирани опции за посока на намагнитване, осигурявайки ценна гъвкавост.

Алуминиевите никелкобалтови сплави показват високи максимални работни температури и изключителна устойчивост на корозия. Някои класове алуминий-никел-кобалт могат да функционират при температури над500°C. Тези магнити се използват широко в микрофони, високоговорители, пикапи за електрически китари, двигатели, тръби с движеща се вълна, сензори на Хол и различни други приложения.

И накрая, нека разберем магнита с най-голямо ценово предимство, който е феритният магнит!

Феритни магнити, also known asКерамични магнити, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their икономично ценообразуване, ефективна устойчивост на корозия и способност за поддържане на стабилност при високи температури до250°C.

Докато магнитните им характеристики саnot as strong as those of NdFeB magnets, рентабилността на феритните магнити ги прави подходящи заlarge-scaleПроизводство. Това предимство по отношение на разходите произтича от използването на евтини, лесно достъпни материали, които не са стратегически по природа.

Керамичните магнити могат да бъдат изотропни, показващи еднакви магнитни свойства във всички посоки, или анизотропни, показващи намагнитване в съответствие с посоката на напрежението. Най-мощните керамични магнити могат да постигнат магнитна енергия от 3.8 MGOe, което ги прави най-слабият тип постоянен магнит. Въпреки скромните си магнитни свойства, те предлагат превъзходна устойчивост на демагнетизиране в сравнение с други видове магнити.

Керамичните магнити показватlow magnetic energy продукт и притежаванеexcellent corrosion resistance,Обикновено се използва заедно с компоненти от нисковъглеродна стомана и е подходящ за използване в среда с умерена температура.

Процесът на производство на керамични магнити включва пресоване и синтероване, като се препоръчва използването на диамантени шлифовъчни дискове поради тяхната крехка природа.

Като цяло керамичните магнити предлагат баланс между магнитна якост и рентабилност, като тяхната крехкост се противопоставя на превъзходна устойчивост на корозия. Те са издръжливи, устойчиви на размагнитване и рентабилна опция за различни приложения като играчки, занаяти и двигатели.

Редкоземните магнити значително подобряват теглото или размера, докато феритите са за предпочитане за приложения, които не изискват висока енергийна плътност, като електрически стъкла, седалки, превключватели, вентилатори, вентилатори в уреди, някои електрически инструменти и аудио оборудване.