चुंबकीय उत्तोलन को समझने से पहले आपको मैग्नेट के बारे में क्या जानने की आवश्यकता है

क्या आप लंबी दूरी की यात्रा के समय से परेशान हैं? यद्यपि हम मेट्रो लेकर, ड्राइविंग और उड़ान भरकर आपके गंतव्य तक पहुंच सकते हैं, फिर भी ऐसा लगता है कि इसमें लंबा समय लगता है। हालांकि, एक ऐसी तकनीक है जो हमारे आने वाले समय में गुणात्मक छलांग लगा सकती है, और वह है चुंबकीय उत्तोलन। शायद आपको लगता है कि चुंबकीय उत्तोलन केवल फिल्मों या टीवी नाटकों में मौजूद है। लेकिन जुलाई 2023 में! सुकबे ली (이석배), जी-हून किम (김지훈), और कोरिया इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के अन्य लोगों ने पहले सामग्री का अध्ययन करने के लिए एक टीम बनाई। शुद्ध सीसा एपेटाइट एक इन्सुलेटर है, लेकिन सुकबे ली और अन्य के अनुसार, कॉपर-डोप्ड लेड एपेटाइट जो एलके -99 बनाता है, एक सुपरकंडक्टर, या उच्च तापमान पर एक धातु है। यद्यपि सामान्य दबाव में कमरे के तापमान की कोई पुष्टि नहीं है, यह हमें आशा भी देता है! आइए देखें कि यह जादुई LK-99 चुंबक पर कैसा प्रदर्शन करता है!

मेरा मानना है कि आपने यह भी देखा है कि जब चुंबक नीचे से सामग्री के पास आता है, तो सामग्री प्रतिकर्षण के कारण खड़ी हो जाती है। चुंबकीय ध्रुवों को बदलने के बाद, सामग्री के पास आने पर प्रतिकर्षण के कारण सामग्री अभी भी खड़ी होती है।

यह "छोटा काला बिंदु" NdFeB चुंबक के दृष्टिकोण के रूप में गिरता या खड़ा रहता है और दूर चला जाता है। एस ध्रुव और एन ध्रुव दोनों प्रभावी हैं, अर्थात, प्रतिकर्षण का चुंबकीय ध्रुव से कोई लेना-देना नहीं है, जो विरोधी चुंबकत्व दिखा रहा है।

आइए इस बारे में बात न करें कि क्या LK-99 वास्तव में सुपरकंडक्टिंग है। NdFeB स्थायी चुंबक इसे उत्तोलन कर सकता है।

एनडीएफईबी स्थायी मैग्नेट की बात करें तो हमें टेस्ला मॉडल एस के बारे में बात करनी होगी।

एलोन मस्क इतने बोल्ड हैं कि जब टेस्ला ने अपनी पहली सेडान, मॉडल एस के लिए लॉन्च इवेंट आयोजित किया, तो उन्होंने इसे इकट्ठा भी नहीं किया। चेसिस मर्सिडीज-बेंज सीएलएस पर आधारित था, और एल्यूमीनियम बॉडी पैनल और इंजन कवर को नियोडिमियम आयरन बोरॉन मैग्नेट के साथ स्टील फ्रेम से चिपकाया गया था।

जब टेस्ला ने अपने पहले दो पूर्ण आकार के कार मॉडल बनाए, तो उन्होंने वाहनों को शक्ति देने के लिए इंडक्शन मोटर्स का उपयोग किया। ये मोटर्स निकोला टेस्ला के मूल मोटर डिजाइन पर आधारित थे, जो एक शानदार डिजाइन था जो लगभग 100 वर्षों तक दुर्लभ पृथ्वी मैग्नेट के आविष्कार से पहले था।

इंडक्शन मोटर्स अपने स्वयं के चुंबकत्व उत्पन्न करते हैं और बिजली के माध्यम से रोटर को चलाते हैं, और वे किसी भी प्रकार के स्थायी मैग्नेट के बिना काम करते हैं।

प्रेरण मोटर डिजाइन अच्छा है, लेकिन टेस्ला ने अच्छे कारण के लिए 2017 में मॉडल 3 के लिए स्थायी चुंबक मोटर्स पर स्विच किया: मॉडल 3 एक छोटी कार है, और इसे एक छोटी मोटर की आवश्यकता है लेकिन अभी भी बहुत शक्ति है।

इसलिए, मॉडल 3 से शुरू होकर, टेस्ला ने नियोडिमियम आयरन बोरॉन मोटर्स का उपयोग किया क्योंकि वे अधिक अंतरिक्ष-बचत, हल्के होते हैं, और अधिक बल उत्पन्न कर सकते हैं।

कारों में मैग्नेट का उपयोग: जैसे एयर कंडीशनिंग, ब्रेक सिस्टम, ड्राइव मोटर्स, तेल पंप आदि।

वास्तव में, ऑटोमोबाइल में उपयोग किए जाने के अलावा, मैग्नेट का व्यापक रूप से मोबाइल फोन स्पीकर, हेडफ़ोन, कंपन मोटर्स, इलेक्ट्रोमैग्नेट, हेयर ड्रायर, पंखे, रेफ्रिजरेटर, वाशिंग मशीन आदि में भी उपयोग किया जाता है।

(चुंबक उपयोग का अनुपात)

तो, एनडीएफईबी जैसे स्थायी मैग्नेट के अलावा, अन्य तीन प्रमुख प्रकार के मैग्नेट क्या हैं? उत्पादन प्रक्रिया क्या है?

आओ हम इसे नज़दीक से देखें!

सबसे पहले, आइए मैग्नेट के अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद को समझें

वर्तमान में, मैग्नेट तीन प्रकार के होते हैं: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.

स्थायी मैग्नेट एक चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करते हैं जो एक विरोधी चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में भी बनाए रखा जाता है। स्थायी मैग्नेट का उपयोग करने वाले इलेक्ट्रिक मोटर्स उन लोगों की तुलना में अधिक कुशल होते हैं जो नहीं करते हैं। वर्तमान में, सभी ज्ञात मजबूत मैग्नेट में दुर्लभ पृथ्वी तत्व होते हैं, जो इलेक्ट्रिक वाहनों और पवन टर्बाइनों के लिए प्रमुख घटक हैं। बढ़ती मांग और सीमित आपूर्ति के कारण नियोडिमियम और थोरियम जैसे तत्व प्रमुख सामग्री बन गए हैं।

स्थायी मैग्नेट अद्वितीय हैं कि एक बार उत्पादित होने के बाद, वे बिना चुंबकीय प्रवाह प्रदान करते हैंenergy input, जिसके परिणामस्वरूप शून्य परिचालन लागत होती है। इसके विपरीत, विद्युत चुम्बकीय मैग्नेट को चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए निरंतर धारा की आवश्यकता होती है।

स्थायी चुम्बकों का एक महत्वपूर्ण गुण यह है कि वे विरोधी बाह्य चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में भी अपने चुंबकीय क्षेत्र को बनाए रखते हैं। हालांकि, यदि विरोधी चुंबकीय क्षेत्र की ताकत काफी अधिक है, तो स्थायी चुंबक का आंतरिक चुंबकीय नाभिक विरोधी चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होगा, जिसके परिणामस्वरूप विचुंबकीकरण होगा।

स्थायी मैग्नेट अनिवार्य रूप से ऊर्जा भंडारण उपकरणों के रूप में कार्य करते हैं। प्रारंभिक चुंबकीयकरण प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा को इंजेक्ट किया जाता है, और यदि ठीक से निर्मित और संभाला जाता है, तो यह अनिश्चित काल तक चुंबक में रहेगा। बैटरी के विपरीत, चुंबक में ऊर्जा कभी समाप्त नहीं होती है और उपयोग के लिए उपलब्ध रहती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि मैग्नेट का उनके परिवेश पर कोई शुद्ध प्रभाव नहीं पड़ता है। इसके बजाय, वे अपनी ऊर्जा का उपयोग अन्य चुंबकीय वस्तुओं को आकर्षित करने या पीछे हटाने के लिए करते हैं, विद्युत और यांत्रिक ऊर्जा के बीच रूपांतरण में सहायता करते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा B और H के गुणनफल के समानुपाती होती है। जब बीएच का उत्पाद अधिकतम किया जाता है (के रूप में निरूपित) (BH)max), किसी दिए गए अंतराल में दिए गए चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करने के लिए चुंबक की न्यूनतम मात्रा की आवश्यकता होती है। (BH) अधिकतम जितना अधिक होगा, किसी दिए गए फ्रलक्स घनत्व का उत्पादन करने के लिए चुंबक की मात्रा उतनी ही कम होगी। (BH)मैक्स को चुंबक सामग्री के प्रति इकाई आयतन में स्थैतिक चुंबकीय ऊर्जा के रूप में माना जा सकता है। BH को किसमें मापा जाता है?Mega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.

स्थायी चुंबक उद्योग में, अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद स्थायी चुंबक के चुंबकीय ऊर्जा घनत्व का प्रतिनिधित्व करता है और स्थायी मैग्नेट के प्रदर्शन को चिह्नित करने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला पैरामीटर है।

स्थायी मैग्नेट का वर्गीकरण

स्थायी मैग्नेट को चार प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)औरceramic or ferrite magnets.

आइए सबसे अधिक लागत प्रभावी मैग्नेट से शुरू करें:Neodymium Iron Boron Magnets

नियोडियम मैग्नेट (NdFeB) वाणिज्यिक अनुप्रयोगों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली स्थायी चुंबक सामग्री में से एक है, जो उनके लिए जाना जाता हैhigh magnetic energy productऔरmagnetic strength.

नियोडियम मैग्नेट कौन से हैं?strongestऔर सबसे अधिकcontroversialमैग्नेट। वे दुर्लभ पृथ्वी मैग्नेट की श्रेणी से संबंधित हैं क्योंकि वे नियोडिमियम, लोहा और बोरॉन तत्वों से बने होते हैं।

लोहे की सामग्री के कारण, नियोडिमियम आयरन बोरान मैग्नेट आसानी से ऑक्सीकरण होते हैं और खराब संक्षारण प्रतिरोध होते हैं, और अक्सर निकल चढ़ाना, एपॉक्सी कोटिंग या जस्ता कोटिंग जैसे कोटिंग्स की आवश्यकता होती है।

हालांकि, वे उच्च ऊर्जा घनत्व उत्पाद हैं (अप करने के लिए)55 MGOe) उच्च क्रूरता के साथ, और उनका उपयोग छोटे आकार की हार्ड डिस्क ड्राइव, मोटर्स और ऑडियो उपकरण की अनुमति देता है।

नियोडिमियम मैग्नेट की ऑपरेटिंग तापमान सीमा क्या है?80°C to 200°C. हालांकि, उच्च गुणवत्ता वाली नियोडिमियम सामग्री जो ऊपर काम कर सकती है120°Cकाफी महंगा हो सकता है।

लागत-प्रभावशीलता को ध्यान में रखते हुए, नियोडिमियम मैग्नेट निश्चित रूप से पहली पसंद हैं।

शायद आप सोच रहे हैं कि मेरे चुंबक का काम कर रहा तापमान 200 डिग्री सेल्सियस से अधिक होगा, तो क्या इस वातावरण में चुंबक का उपयोग करना असंभव है? इस समस्या को सैनिटरी कोबाल्ट मैग्नेट द्वारा हल किया जा सकता है।

सल्मियम कोबाल्ट (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.

ये स्थायी मैग्नेट अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी हैं और अधिकतम तापमान को सहन कर सकते हैं350°C, और कभी-कभी तक भी500 degrees. यह तापमान लचीलापन उन्हें अन्य प्रकार के स्थायी मैग्नेट पर एक अलग लाभ देता है जो गर्मी के प्रति कम सहिष्णु होते हैं। नियोडिमियम मैग्नेट की तरह, समैरियम कोबाल्ट मैग्नेट को भी जंग को रोकने के लिए कोटिंग्स की आवश्यकता होती है।

हालांकि, इस चुंबक किस्म का नकारात्मक पक्ष इसकी कम यांत्रिक शक्ति है। लवणता कोबाल्ट मैग्नेट आसानी से भंगुर हो सकते हैं और दरारें विकसित कर सकते हैं। बहरहाल, ऐसे मामलों में जहां उच्च तापमान और संक्षारण प्रतिरोध आवश्यक हैं, समैरियम कोबाल्ट मैग्नेट सबसे उपयुक्त विकल्प हो सकता है।

नियोडिमियम मैग्नेट कम तापमान में उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं, जबकि सैमोनियम कोबाल्ट मैग्नेट सबसे अच्छा प्रदर्शन करते हैंhigher temperatures. Neodymium म्याग्नेट खोलीपणे तापमानात सर्वात शक्तिशाली स्थायी म्याग्नेट आणि अवशेष चुंबकीयकरण (Br) वर आधारित अंदाजे 180 अंश सेल्सियस पर्यंत असणे जातात. हालांकि, तापमान बढ़ने पर उनकी ताकत काफी कम हो जाती है। जैसे ही तापमान 180 डिग्री सेल्सियस के पास होता है, समोनियम कोबाल्ट मैग्नेट शुरू हो जाते हैंsurpassप्रदर्शन में Neodymium मैग्नेट।

समोनियम कोबाल्ट के रूप में रैंक किया गया है second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. यह आमतौर पर एयरोस्पेस उद्योग और लागत से अधिक प्रदर्शन को प्राथमिकता देने वाले अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

1970 के दशक में विकसित समैरियम कोबाल्ट मैग्नेट, सिरेमिक और एल्यूमीनियम-निकल-कोबाल्ट मैग्नेट की तुलना में उच्च चुंबकीय शक्ति प्रदर्शित करते हैं, हालांकि नियोडिमियम मैग्नेट द्वारा पेश किए गए चुंबकत्व से कम हो रहे हैं। इन मैग्नेट को मुख्य रूप से उनके ऊर्जा स्तर के आधार पर दो समूहों में वर्गीकृत किया जाता है। पहला समूह, जिसे किस नाम से जाना जाता है?Sm1Co5 (1-5), से फैले एक ऊर्जा उत्पाद रेंज समेटे हुए है15 to 22 MGOe. दूसरी ओर, दूसरा समूह, Sm2Co17 (2-17), की एक ऊर्जा रेंज शामिल है22-32 MGOe.

समैरियम कोबाल्ट और नियोडिमियम मैग्नेट दोनों पाउडर धातुओं से निर्मित होते हैं। वे एक सिंटरिंग प्रक्रिया से गुजरने से पहले एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में संकुचित होते हैं।

नियोडिमियम मैग्नेट पर्यावरणीय कारकों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, जबकि समैरियम कोबाल्ट दुर्लभ पृथ्वी मैग्नेट उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं। समैरियम कोबाल्ट दुर्लभ पृथ्वी मैग्नेट अपने चुंबकत्व को खोए बिना उच्च तापमान को सहन कर सकते हैं, जबकि नियोडिमियम मैग्नेट को कमरे के तापमान से ऊपर सावधानी से इस्तेमाल किया जाना चाहिए। Neodymium मैग्नेट Samarium कोबाल्ट मैग्नेट की तुलना में अधिक टिकाऊ होते हैं और आसानी से machined और चुंबकीय विधानसभाओं में शामिल किया जा सकता है. दोनों सामग्रियों को मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान हीरे के उपकरण, ईडीएम या पीसने की आवश्यकता होती है।

आगे हम एल्निको मैग्नेट के बारे में सीखते हैं

एल्यूमिनियम निकल कोबाल्ट मैग्नेट (AlNiCo) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of एल्यूमीनियम, निकल और कोबाल्ट।They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by टी. मिशिमाin Japan during the early 20th century.

उनके उल्लेखनीय अवशेष के बावजूद, उनकी अपेक्षाकृत मामूली क्रूरता अन्य चुंबक प्रकारों की तुलना में कम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद (बीएच) अधिकतम की ओर ले जाती है। कास्ट AlNiCo में जटिल आकृतियों में बनने की क्षमता होती है, जबकि sintered AlNiCo थोड़ा कम चुंबकीय गुण दिखाता है लेकिन इसकी महीन अनाज संरचना के कारण बेहतर यांत्रिक गुण होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक समान प्रवाह वितरण और बढ़ी हुई यांत्रिक शक्ति होती है।

सिंटरिंग AlNiCo में इंडक्शन मेल्टिंग, महीन कणों में पीसना, दबाना, सिंटरिंग, परीक्षण, कोटिंग और मैग्नेटाइजिंग शामिल हैं। विभिन्न विनिर्माण विधियां चुंबक गुणों को प्रभावित करती हैं, जिसमें सिंटरिंग यांत्रिक विशेषताओं को बढ़ाती है और ऊर्जा घनत्व को बढ़ाती है।

Sintered AlNiCo मैग्नेट से लेकर ग्रेड में आते हैं1.5 to 5.25 MGOe, जबकि कास्ट मैग्नेट से लेकर5.0 to 9.0 MGOe. अनिसोट्रोपिक AlNiCo मैग्नेट अनुकूलित चुंबकीयकरण दिशा विकल्प प्रदान करते हैं, जो मूल्यवान बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करते हैं।

एल्यूमिनियम निकल कोबाल्ट मिश्र धातु उच्च अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान और असाधारण संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं। कुछ एल्यूमिनियम निकल कोबाल्ट ग्रेड अधिक तापमान पर कार्य कर सकते हैं500°C. इन मैग्नेट का व्यापक रूप से माइक्रोफोन, स्पीकर, इलेक्ट्रिक गिटार पिकअप, मोटर्स, ट्रैवलिंग वेव ट्यूब, हॉल सेंसर और विभिन्न अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।

अंत में, आइए हम सबसे अधिक मूल्य लाभ वाले चुंबक को समझते हैं, जो फेराइट चुंबक है!

फेराइट मैग्नेट, also known asसिरेमिक मैग्नेट, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their किफायती मूल्य निर्धारण, प्रभावी संक्षारण प्रतिरोध, और उच्च तापमान पर स्थिरता बनाए रखने की क्षमता250 डिग्री सेल्सियस।

जबकि उनकी चुंबकीय विशेषताएं हैंnot as strong as those of NdFeB magnets, फेराइट मैग्नेट की लागत-प्रभावशीलता उन्हें इसके लिए अच्छी तरह से अनुकूल बनाती हैlarge-scaleनिर्माण। यह लागत लाभ सस्ती, आसानी से उपलब्ध सामग्रियों के उपयोग से उपजा है जो प्रकृति में गैर-रणनीतिक हैं।

सिरेमिक मैग्नेट आइसोट्रोपिक हो सकते हैं, सभी दिशाओं में समान चुंबकीय गुण दिखा सकते हैं, या अनिसोट्रोपिक, तनाव दिशा के साथ संरेखण में चुंबकीयकरण प्रदर्शित करते हैं। सबसे शक्तिशाली सिरेमिक मैग्नेट एक चुंबकीय ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं 3.8 MGOe, उन्हें सबसे कमजोर प्रकार का स्थायी चुंबक बनाते हैं। अपने मामूली चुंबकीय गुणों के बावजूद, वे अन्य चुंबक प्रकारों की तुलना में विचुंबकीकरण के लिए बेहतर लचीलापन प्रदान करते हैं।

सिरेमिक मैग्नेट एक प्रदर्शित करते हैंlow magnetic energy उत्पाद और अधिकारीexcellent corrosion resistance,आमतौर पर कम कार्बन स्टील घटकों के साथ उपयोग किया जाता है और मध्यम तापमान वातावरण में उपयोग के लिए उपयुक्त होता है।

सिरेमिक मैग्नेट की निर्माण प्रक्रिया में दबाने और सिंटरिंग शामिल है, जिसमें उनके भंगुर प्रकृति के कारण हीरे पीसने वाले पहियों के अनुशंसित उपयोग की सिफारिश की जाती है।

सामान्य तौर पर, सिरेमिक मैग्नेट चुंबकीय शक्ति और लागत दक्षता के बीच संतुलन प्रदान करते हैं, उनकी भंगुरता शानदार संक्षारण प्रतिरोध द्वारा प्रतिकार की जाती है। वे टिकाऊ, विचुंबकीकरण के लिए प्रतिरोधी और खिलौने, शिल्प और मोटर्स जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए एक लागत प्रभावी विकल्प हैं।

दुर्लभ पृथ्वी मैग्नेट वजन या आकार के विचारों को काफी बढ़ाते हैं, जबकि फेराइट उन अनुप्रयोगों के लिए बेहतर होते हैं जिन्हें उच्च ऊर्जा घनत्व की आवश्यकता नहीं होती है, जैसे कि बिजली की खिड़कियां, सीटें, स्विच, पंखे, उपकरणों में ब्लोअर, कुछ बिजली उपकरण और ऑडियो उपकरण।