برخی از دانش در مورد maglev که ممکن است به آنها علاقه مند باشید

آیا زمان رفت و آمد از راه دور شما را ناراحت می کند؟ اگرچه می توانیم با سوار شدن به مترو، رانندگی و پرواز به مقصد شما برسیم، اما همچنان احساس می کنیم که زمان زیادی طول می کشد. با این حال، یک فناوری وجود دارد که می تواند یک جهش کیفی در زمان رفت و آمد ما ایجاد کند و آن شناور مغناطیسی است. شاید احساس کنید که شناور مغناطیسی فقط در فیلم ها یا درام های تلویزیونی وجود دارد. اما در جولای 2023! سوکبا لی (이석배)، جی هون کیم (김지훈) و دیگران از موسسه علم و فناوری کره ابتدا تیمی را برای مطالعه این مطالب تشکیل دادند. آپاتیت سرب خالص یک عایق است، اما به گفته سوکبا لی و دیگران، آپاتیت سرب دوپ شده با مس که LK-99 را تشکیل می دهد، یک ابررسانا یا یک فلز در دماهای بالاتر است. اگرچه هیچ ماده ابررسانای دمای اتاق در فشار معمولی تأیید نشده است، اما به ما امید می دهد! بیایید ببینیم این LK-99 جادویی چگونه روی آهنربا عمل می کند!

من معتقدم شما همچنین دیده اید که وقتی آهنربا از پایین به ماده نزدیک می شود، ماده در اثر دافعه ایستاده است. پس از تغییر قطب های مغناطیسی، ماده همچنان به دلیل دافعه هنگام نزدیک شدن به مواد ایستاده است.

این "نقطه سیاه کوچک" با نزدیک شدن و دور شدن آهنربای NdFeB همچنان در حال سقوط یا ایستادن است. قطب S و قطب N هر دو مثر هستند ، یعنی دافعه هیچ ارتباطی با قطب مغناطیسی ندارد و ضد مغناطیس را نشان می دهد.

بیایید در مورد اینکه آیا LK-99 واقعا ابررسانا است یا خیر صحبت نکنیم. آهنربای دائمی NdFeB می تواند آن را معلق کند.

صحبت از آهنرباهای دائمی NdFeB شد، باید در مورد تسلا مدل S صحبت کنیم.

ایلان ماسک آنقدر جسور است که وقتی تسلا رویداد رونمایی اولین سدان خود، مدل S را برگزار کرد، حتی آن را مونتاژ نکردند. شاسی بر اساس مرسدس بنز CLS ساخته شده بود و پانل های بدنه آلومینیومی و پوشش موتور با آهنرباهای بور آهن نئودیمیم به قاب فولادی چسبانده شده بود.

هنگامی که تسلا دو مدل اول خودروی فول سایز خود را ساخت، از موتورهای القایی برای تامین انرژی وسایل نقلیه استفاده کرد. این موتورها بر اساس طراحی موتور اصلی نیکولا تسلا ساخته شده اند که طراحی درخشانی بود که نزدیک به 100 سال قبل از اختراع آهنرباهای خاکی کمیاب بود.

موتورهای القایی مغناطیس خود را تولید می کنند و روتور را از طریق الکتریسیته هدایت می کنند و بدون هیچ نوع آهنربای دائمی کار می کنند.

طراحی موتور القایی خوب است، اما تسلا در سال 2017 به دلایل خوبی به موتورهای آهنربای دائمی برای مدل 3 روی آورد: مدل 3 خودروی کوچکتری است و به موتور کوچکتری نیاز دارد اما همچنان قدرت زیادی دارد.

بنابراین، با شروع با مدل 3، تسلا از موتورهای بور آهن نئودیمیم استفاده کرد زیرا صرفه جویی در فضا، سبک تر و می توانند نیروی بیشتری تولید کنند.

استفاده از آهنربا در خودروها: مانند تهویه مطبوع، سیستم های ترمز، موتورهای محرک، پمپ های روغن و ...

در واقع آهنربا علاوه بر استفاده در خودروها، در بلندگوهای تلفن همراه، هدفون، موتورهای لرزش، آهنرباهای الکتریکی، سشوار، فن ها، یخچال ها، ماشین لباسشویی و غیره نیز به طور گسترده ای استفاده می شود.

(نسبت استفاده از آهنربا)

بنابراین، علاوه بر آهنرباهای دائمی مانند NdFeB، سه نوع اصلی دیگر آهنربا کدامند؟ فرآیند تولید چیست؟

بیایید نگاهی دقیق تر بیندازیم!

ابتدا، بیایید حداکثر حاصل ضرب انرژی مغناطیسی آهنرباها را درک کنیم

در حال حاضر سه نوع آهنربا وجود دارد: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.

آهنرباهای دائمی یک میدان مغناطیسی تولید می کنند که حتی در حضور یک میدان مغناطیسی مخالف حفظ می شود. موتورهای الکتریکی که از آهنرباهای دائمی استفاده می کنند کارآمدتر از موتورهایی هستند که این کار را نمی کنند. در حال حاضر، تمام آهنرباهای قوی شناخته شده حاوی عناصر خاکی کمیاب هستند که اجزای کلیدی وسایل نقلیه الکتریکی و توربین های بادی هستند. عناصری مانند نئودیمیم و توریم به دلیل تقاضای فزاینده و عرضه محدود به مواد کلیدی تبدیل شده اند.

آهنرباهای دائمی از این نظر منحصر به فرد هستند که پس از تولید، شار مغناطیسی را بدون آن فراهم می کنندenergy input، و در نتیجه هزینه های عملیاتی صفر است. در مقابل ، آهنرباهای الکترومغناطیسی برای تولید میدان مغناطیسی به جریان مداوم نیاز دارند.

یکی از ویژگی های مهم آهنرباهای دائمی این است که میدان مغناطیسی خود را حتی در حضور میدان مغناطیسی خارجی مخالف حفظ می کنند. با این حال، اگر قدرت میدان مغناطیسی مخالف به اندازه کافی بالا باشد، هسته های مغناطیسی داخلی آهنربای دائمی با میدان مغناطیسی مخالف هماهنگ می شوند و در نتیجه مغناطیس زدایی می شوند.

آهنرباهای دائمی اساسا به عنوان دستگاه های ذخیره انرژی عمل می کنند. انرژی در طی فرآیند مغناطش اولیه تزریق می شود و اگر به درستی تولید و استفاده شود، به طور نامحدود در آهنربا باقی می ماند. برخلاف باتری، انرژی موجود در آهنربا هرگز تمام نمی شود و برای استفاده در دسترس باقی می ماند. این به این دلیل است که آهنرباها هیچ تأثیر خالصی بر محیط اطراف خود ندارند. در عوض، آنها از انرژی خود برای جذب یا دفع سایر اجسام مغناطیسی استفاده می کنند و به تبدیل بین انرژی الکتریکی و مکانیکی کمک می کنند.

انرژی یک میدان مغناطیسی متناسب با حاصل ضرب B و H است. هنگامی که محصول BH به حداکثر می رسد (به صورت نشان داده می شود (BH)max)، حداقل حجم آهنربا برای تولید یک میدان مغناطیسی معین در یک شکاف معین مورد نیاز است. هرچه حداکثر (BH) بیشتر باشد، حجم آهنربا برای تولید چگالی شار معین کمتر است. حداکثر (BH) را می توان به عنوان انرژی مغناطیسی ساکن در واحد حجم ماده آهنربا در نظر گرفت. BH در اندازه گیری می شودMega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.

در صنعت آهنربای دائمی، حداکثر محصول انرژی مغناطیسی نشان دهنده چگالی انرژی مغناطیسی آهنربای دائمی است و رایج ترین پارامتر مورد استفاده برای توصیف عملکرد آهنرباهای دائمی است.

طبقه بندی آهنرباهای دائمی

آهنرباهای دائمی را می توان به چهار نوع تقسیم کرد:neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)وceramic or ferrite magnets.

بیایید با مقرون به صرفه ترین آهنرباها شروع کنیم:Neodymium Iron Boron Magnets

آهنرباهای نئودیوم (NdFeB) یکی از پرکاربردترین مواد آهنربای دائمی در کاربردهای تجاری هستند که به دلیل آنها شناخته شده استhigh magnetic energy productوmagnetic strength.

آهنرباهای نئودیوم هستندstrongestو بیشترcontroversialآهنرباهای. آنها در دسته آهنرباهای خاکی کمیاب قرار می گیرند زیرا از عناصر نئودیمیم، آهن و بور تشکیل شده اند.

به دلیل محتوای آهن، آهنرباهای بور آهن نئودیمیم به راحتی اکسید می شوند و مقاومت در برابر خوردگی ضعیفی دارند و اغلب به پوشش هایی مانند آبکاری نیکل، پوشش اپوکسی یا پوشش روی نیاز دارند.

با این حال، آنها محصولات با چگالی انرژی بالا هستند (تا55 MGOe) با چقرمگی بالا، و استفاده از آنها اجازه می دهد تا درایوهای هارد دیسک، موتورها و تجهیزات صوتی با اندازه کوچکتر شوند.

محدوده دمای عملیاتی آهنرباهای نئودیمیم است80°C to 200°C. با این حال، مواد نئودیمیم با کیفیت بالا که می توانند در بالا کار کنند120°Cمی تواند بسیار گران شود.

با توجه به مقرون به صرفه بودن، آهنرباهای نئودیمیم قطعا اولین انتخاب هستند.

شاید شما فکر می کنید که دمای کار آهنربای من از 200 درجه سانتیگراد فراتر می رود، بنابراین آیا استفاده از آهنربا در این محیط غیرممکن است؟ این مشکل ممکن است با آهنرباهای بهداشتی کبالت حل شود.

سالمیوم کبالت (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.

این آهنرباهای دائمی بسیار مقاوم در برابر خوردگی هستند و می توانند دمای تا350°C، و گاهی حتی تا500 degrees. این انعطاف پذیری دما به آنها مزیت مشخصی نسبت به انواع دیگر آهنرباهای دائمی می دهد که تحمل کمتری در برابر گرما دارند. درست مانند آهنرباهای نئودیمیم، آهنرباهای کبالت ساماریوم نیز برای جلوگیری از خوردگی به پوشش نیاز دارند.

با این حال، نقطه ضعف این نوع آهنربا استحکام مکانیکی کم آن است. آهنرباهای کبالت شوری می توانند به راحتی شکننده شوند و ترک ایجاد کنند. با این وجود، در مواردی که درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر خوردگی ضروری است، آهنرباهای کبالت ساماریوم ممکن است مناسب ترین گزینه باشند.

آهنرباهای نئودیمیم در دماهای پایین تر برتری دارند، در حالی که آهنرباهای کبالت سامونیوم بهترین عملکرد را دارند.higher temperatures. آهنرباهای نئودیمیم به عنوان قدرتمندترین آهنرباهای دائمی در دمای اتاق و تا حدود 180 درجه سانتیگراد بر اساس مغناطش باقیمانده (Br) شناخته شده اند. با این حال، با افزایش دما، استحکام آنها به طور قابل توجهی کاهش می یابد. با نزدیک شدن دما به 180 درجه سانتیگراد، آهنرباهای کبالت سامونیوم شروع بهsurpassآهنرباهای نئودیمیم در عملکرد.

کبالت سامونیوم به عنوان رتبه بندی می شود second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. معمولا در صنعت هوافضا و سایر بخش ها با اولویت دادن به عملکرد نسبت به هزینه استفاده می شود.

آهنرباهای کبالت ساماریوم که در دهه 1970 توسعه یافتند، در مقایسه با آهنرباهای سرامیکی و آلومینیوم-نیکل-کبالت، مقاومت مغناطیسی بالاتری از خود نشان می دهند، اگرچه کمتر از مغناطیس ارائه شده توسط آهنرباهای نئودیمیم هستند. این آهنرباها عمدتا بر اساس سطح انرژی به دو گروه طبقه بندی می شوند. گروه اول ، معروف بهSm1Co5 (1-5)، دارای طیف وسیعی از محصولات انرژی است که از15 to 22 MGOe. از سوی دیگر، گروه دوم، Sm2Co17 (2-17)، محدوده انرژی را در بر می گیرد22-32 MGOe.

هر دو آهنربای کبالت ساماریوم و نئودیمیم از فلزات پودری ساخته می شوند. آنها قبل از انجام فرآیند پخت تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی قوی فشرده می شوند.

آهنرباهای نئودیمیم به عوامل محیطی بسیار حساس هستند، در حالی که آهنرباهای خاکی کمیاب کبالت ساماریوم مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند. آهنرباهای خاکی کمیاب کبالت ساماریوم می توانند دمای بالا را تحمل کنند بدون اینکه مغناطیس خود را از دست بدهند، در حالی که آهنرباهای نئودیمیم باید با احتیاط بالاتر از دمای اتاق استفاده شوند. آهنرباهای نئودیمیم در مقایسه با آهنرباهای کبالت ساماریوم دوام بیشتری دارند و می توانند به راحتی ماشینکاری شوند و در مجموعه های مغناطیسی گنجانده شوند. هر دو ماده نیاز به استفاده از ابزار الماس، EDM یا سنگ زنی در طول فرآیند ماشینکاری دارند.

در ادامه اجازه دهید در مورد آهنرباهای آلنیکو بیاموزیم

آهنرباهای آلومینیوم نیکل کبالت (AlNiCo) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of آلومینیوم، نیکل و کبالت.They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by تی میشیماin Japan during the early 20th century.

علیرغم باقیمانده قابل توجه آنها، چقرمگی نسبتا متوسط آنها در مقایسه با سایر انواع آهنربا، منجر به کاهش حداکثر محصول انرژی مغناطیسی (BH) می شود. Cast AlNiCo توانایی شکل گیری به اشکال پیچیده را دارد، در حالی که AlNiCo متخلخل خواص مغناطیسی کمی کمتر اما خواص مکانیکی برتر را به دلیل ساختار دانه ریز خود به نمایش می گذارد و در نتیجه توزیع شار یکنواخت و استحکام مکانیکی افزایش می یابد.

پخت AlNiCo شامل ذوب القایی، سنگ زنی به ذرات ریز، فشار دادن، پخت، آزمایش، پوشش و مغناطیسی است. روش های مختلف ساخت بر خواص آهنربا تأثیر می گذارد و پخت ویژگی های مکانیکی را افزایش می دهد و ریخته گری چگالی انرژی را افزایش می دهد.

آهنرباهای AlNiCo متخلخل در نمرات مختلف از1.5 to 5.25 MGOe، در حالی که آهنرباهای ریخته گری از5.0 to 9.0 MGOe. آهنرباهای ناهمسانگرد AlNiCo گزینه های جهت مغناطیسی سفارشی را ارائه می دهند که تطبیق پذیری ارزشمندی را ارائه می دهند.

آلیاژهای آلومینیوم نیکل کبالت حداکثر دمای عملیاتی بالا و مقاومت در برابر خوردگی استثنایی را نشان می دهند. برخی از گریدهای آلومینیوم نیکل کبالت می توانند در دمای بیش از حد کار کنند500°C. این آهنرباها به طور گسترده در میکروفون ها، بلندگوها، پیکاپ های گیتار الکتریک، موتورها، لوله های موج مسافرتی، سنسورهای هال و کاربردهای مختلف دیگر استفاده می شود.

در نهایت، اجازه دهید آهنربایی را با بیشترین مزیت قیمتی، که آهنربای فریت است، درک کنیم.

آهنرباهای فریت, also known asآهنرباهای سرامیکی, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their قیمت اقتصادی ، مقاومت در برابر خوردگی موثر و توانایی حفظ ثبات در دماهای بالا تا250 درجه سانتی گراد

در حالی که ویژگی های مغناطیسی آنها استnot as strong as those of NdFeB magnets، مقرون به صرفه بودن آهنرباهای فریت آنها را برای آن مناسب می کندlarge-scaleتولید. این مزیت هزینه ناشی از استفاده از مواد ارزان قیمت و در دسترس است که ماهیت غیر استراتژیک دارند.

آهنرباهای سرامیکی می توانند ایزوتروپیک باشند و خواص مغناطیسی یکنواخت را در همه جهات نشان دهند یا ناهمسانگرد باشند و مغناطش را در راستای جهت تنش نشان دهند. قوی ترین آهنرباهای سرامیکی می توانند به انرژی مغناطیسی دست یابند 3.8 MGOe، آنها را به ضعیف ترین نوع آهنربای دائمی تبدیل می کند. علیرغم خواص مغناطیسی متوسط، آنها در مقایسه با سایر انواع آهنربا، انعطاف پذیری بالاتری در برابر مغناطیس زدایی ارائه می دهند.

آهنرباهای سرامیکی یکlow magnetic energy محصول و مالکیتexcellent corrosion resistance,معمولا در کنار اجزای فولادی کم کربن استفاده می شود و برای استفاده در محیط های با دمای متوسط مناسب است.

فرآیند ساخت آهنرباهای سرامیکی شامل فشار دادن و پخت است، با استفاده توصیه شده از چرخ های سنگ زنی الماس به دلیل ماهیت شکننده آنها.

به طور کلی، آهنرباهای سرامیکی تعادلی بین قدرت مغناطیسی و بهره وری هزینه ارائه می دهند و شکنندگی آنها با مقاومت در برابر خوردگی فوق العاده خنثی می شود. آنها بادوام، مقاوم در برابر مغناطیس زدایی و گزینه ای مقرون به صرفه برای کاربردهای مختلف مانند اسباب بازی، صنایع دستی و موتور هستند.

آهنرباهای خاکی کمیاب به طور قابل توجهی ملاحظات وزن یا اندازه را افزایش می دهند، در حالی که فریت ها برای کاربردهایی که چگالی انرژی بالایی ندارند، مانند پنجره های برقی، صندلی ها، سوئیچ ها، فن ها، دمنده های لوازم خانگی، برخی از ابزارهای برقی و تجهیزات صوتی ترجیح داده می شوند.