Zavarja a távolsági ingázási idő? Bár metróval, vezetéssel és repüléssel elérhetjük úti célját, mégis úgy érezzük, hogy sokáig tart. Van azonban egy technológia, amely minőségi ugrást tehet ingázási időnkben, és ez a mágneses levitáció. Talán úgy érzed, hogy a mágneses lebegés csak filmekben vagy televíziós drámákban létezik. De 2023 júliusában! Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈) és mások a Koreai Tudományos és Technológiai Intézetből először alkottak egy csapatot az anyag tanulmányozására. A tiszta ólom-apatit szigetelő, de Sukbae Lee és mások szerint az LK-99-et képező réz-adalékolt ólom-apatit szupravezető vagy magasabb hőmérsékleten fém. Bár normál nyomáson nincs megerősített szobahőmérsékletű szupravezető anyag, ez is reményt ad nekünk! Lássuk, hogyan teljesít ez a varázslatos LK-99 a mágnesen!

Azt hiszem, azt is láttad, hogy amikor a mágnes alulról közelíti meg az anyagot, az anyag taszítás miatt feláll. A mágneses pólusok megváltoztatása után az anyag még mindig feláll az anyaghoz közeledő taszítás miatt.

Ez a "kis fekete pont" folyamatosan esik vagy feláll, ahogy az NdFeB mágnes közeledik és távolodik. Mind az S pólus, mind az N pólus hatékony, vagyis a taszításnak semmi köze a mágneses pólushoz, antimágnesességet mutatva.

Ne beszéljünk arról, hogy az LK-99 valóban szupravezető-e. Az NdFeB állandó mágnes lebegővé teheti.

Az NdFeB állandó mágnesekről beszélve beszélnünk kell a Tesla Model S-ről.

Elon Musk annyira merész, hogy amikor a Tesla megtartotta első szedánja, a Model S bemutatóját, még össze sem szerelték. Az alváz a Mercedes-Benz CLS-en alapult, az alumínium karosszériapaneleket és a motorburkolatot neodímium vas bórmágnesekkel ragasztották az acélvázhoz.

Amikor a Tesla elkészítette első két teljes méretű autómodelljét, indukciós motorokat használtak a járművek meghajtására. Ezek a motorok Nikola Tesla eredeti motortervén alapultak, amely ragyogó kialakítás volt, amely közel 100 évvel megelőzte a ritkaföldfém-mágnesek feltalálását.

Az indukciós motorok saját mágnesességet generálnak, és a forgórészt villamos energián keresztül hajtják, és mindenféle állandó mágnes nélkül működnek.

Az indukciós motor kialakítása jó, de a Tesla 2017-ben jó okból váltott állandó mágneses motorokra a Model 3-hoz: a Model 3 kisebb autó, és kisebb motorra van szüksége, de még mindig rengeteg energiával rendelkezik.

Tehát a Model 3-tól kezdve a Tesla neodímium vas bórmotorokat használt, mert helytakarékosabbak, könnyebbek és nagyobb erőt tudnak generálni.

Mágnesek használata autókban: például légkondicionáló, fékrendszerek, hajtómotorok, olajszivattyúk stb.

Valójában az autókban való használat mellett a mágneseket széles körben használják mobiltelefonok hangszóróiban, fejhallgatóiban, rezgőmotorjaiban, elektromágneseiben, hajszárítóiban, ventilátoraiban, hűtőszekrényeiben, mosógépeiben stb.

(A mágneshasználat aránya)

Tehát az olyan állandó mágnesek mellett, mint az NdFeB, mi a másik három fő mágnestípus? Mi a gyártási folyamat?

Nézzük meg közelebbről!

Először is értsük meg a mágnesek maximális mágneses energiatermékét

Jelenleg háromféle mágnes létezik: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.

Az állandó mágnesek mágneses mezőt hoznak létre, amely még ellentétes mágneses mező jelenlétében is fennmarad. Az állandó mágneseket használó elektromos motorok hatékonyabbak, mint azok, amelyek nem. Jelenleg minden ismert erős mágnes ritkaföldfémeket tartalmaz, amelyek az elektromos járművek és a szélturbinák kulcsfontosságú alkatrészei. Az olyan elemek, mint a neodímium és a tórium kulcsfontosságú anyaggá váltak a növekvő kereslet és a korlátozott kínálat miatt.

Az állandó mágnesek egyedülállóak abban, hogy miután előállították, mágneses fluxust biztosítanak anélkül, hogyenergy input, ami nulla működési költséget eredményez. Ezzel szemben az elektromágneses mágnesek folyamatos áramot igényelnek a mágneses mező létrehozásához.

Az állandó mágnesek fontos tulajdonsága, hogy mágneses terüket ellentétes külső mágneses mező jelenlétében is fenntartják. Ha azonban az ellentétes mágneses mező erőssége elég nagy, az állandó mágnes belső mágneses magjai igazodnak az ellentétes mágneses mezőhöz, ami demagnetizációt eredményez.

Az állandó mágnesek lényegében energiatároló eszközként működnek. Az energiát a kezdeti mágnesezési folyamat során fecskendezik be, és ha megfelelően gyártják és kezelik, akkor határozatlan ideig a mágnesben marad. Az akkumulátorral ellentétben a mágnesben lévő energia soha nem fogy el, és felhasználható marad. Ez azért van, mert a mágneseknek nincs nettó hatásuk a környezetükre. Ehelyett energiájukat más mágneses tárgyak vonzására vagy taszítására használják, segítve az elektromos és mechanikai energia közötti átalakulást.

A mágneses mező energiája arányos a B és H termékével. Amikor a BH terméke maximalizálva van (jelölése: (BH)max), a mágnes minimális térfogata szükséges egy adott mágneses mező létrehozásához egy adott résben. Minél nagyobb a (BH)max, annál kisebb a mágnes térfogata egy adott fluxus sűrűség előállításához. (BH)max a mágneses anyag egységnyi térfogatára jutó statikus mágneses energia. A BH-t aMega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.

Az állandó mágnesek iparában a maximális mágneses energiatermék az állandó mágnes mágneses energiasűrűségét képviseli, és ez a leggyakrabban használt paraméter az állandó mágnesek teljesítményének jellemzésére.

Az állandó mágnesek osztályozása

Az állandó mágnesek négy típusra oszthatók:neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)ésceramic or ferrite magnets.

Kezdjük a legköltséghatékonyabb mágnesekkel:Neodymium Iron Boron Magnets

A neodium mágnesek (NdFeB) az egyik legszélesebb körben használt állandó mágneses anyagok a kereskedelmi alkalmazásokban, amelyek ismertekhigh magnetic energy productésmagnetic strength.

A neodium mágnesek astrongestés a legtöbbcontroversialMágnesek. A ritkaföldfémek mágneseinek kategóriájába tartoznak, mert neodímiumból, vasból és bórból állnak.

A vastartalom miatt a neodímium vas bórmágnesek könnyen oxidálódnak és gyenge korrózióállósággal rendelkeznek, és gyakran olyan bevonatokat igényelnek, mint a nikkelezés, az epoxi bevonat vagy a cinkbevonat.

Ezek azonban nagy energiasűrűségű termékek (legfeljebb55 MGOe) nagy szívóssággal, és használatuk kisebb méretű merevlemez-meghajtókat, motorokat és audioberendezéseket tesz lehetővé.

A neodímium mágnesek üzemi hőmérséklet-tartománya80°C to 200°C. Azonban kiváló minőségű neodímium anyagok, amelyek fent működhetnek120°Cmeglehetősen drága lehet.

A költséghatékonyságot tekintve a neodímium mágnesek egyértelműen az első választás.

Talán arra gondol, hogy a mágnesem üzemi hőmérséklete meghaladja a 200 ° C-ot, tehát lehetetlen a mágnest ebben a környezetben használni? Ezt a problémát egészségügyi kobaltmágnesek oldhatják meg.

Szalmium-kobalt (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.

Ezek az állandó mágnesek rendkívül korrózióállóak és akár akár a hőmérsékletet is elviselik350°C, és néha akár akár500 degrees. Ez a hőállóság határozott előnyt biztosít számukra más típusú állandó mágnesekkel szemben, amelyek kevésbé tolerálják a hőt. Csakúgy, mint a neodímium mágnesek, a szamárium-kobalt mágnesek is bevonatot igényelnek a korrózió megelőzése érdekében.

Ennek a mágnesfajtának a hátránya azonban az alacsony mechanikai szilárdság. Sótartalom A kobalt mágnesek könnyen törékennyé válhatnak és repedések keletkezhetnek. Mindazonáltal, azokban az esetekben, amikor a magas hőmérséklet és korrózióállóság elengedhetetlen, a szamárium-kobalt mágnesek lehetnek a legmegfelelőbb megoldás.

A neodímium mágnesek alacsonyabb hőmérsékleten jeleskednek, míg a Sammónium-kobalt mágnesek ahigher temperatures. A neodímium mágnesekről ismert, hogy a legerősebb állandó mágnesek szobahőmérsékleten és körülbelül 180 Celsius fokig a remanens mágnesezés (Br) alapján. Erősségük azonban jelentősen csökken a hőmérséklet emelkedésével. Amint a hőmérséklet megközelíti a 180 Celsius fokot, a Sammónium-kobalt mágnesek elkezdeneksurpassNeodímium mágnesek teljesítményben.

A Sammónium-kobalt a second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. Általában a repülőgépiparban és más ágazatokban használják, előnyben részesítve a teljesítményt a költségekkel szemben.

Az 1970-es években kifejlesztett szamárium-kobalt mágnesek nagyobb mágneses szilárdságot mutatnak, mint a kerámia és alumínium-nikkel-kobalt mágnesek, bár elmaradnak a neodímium mágnesek által kínált mágnesességtől. Ezeket a mágneseket energiaszintjük alapján alapvetően két csoportba sorolják. Az első csoport, az úgynevezettSm1Co5 (1-5), az energiatermékek választéka a következő15 to 22 MGOe. Másrészt a második csoport, Sm2Co17 (2-17), a következő energiatartományt öleli fel:22-32 MGOe.

Mind a szamárium-kobalt, mind a neodímium mágnesek fémporból készülnek. Ezeket erős mágneses mező hatására összenyomják, mielőtt szinterelési folyamaton mennek keresztül.

A neodímium mágnesek nagyon érzékenyek a környezeti tényezőkre, míg a szamárium-kobalt ritkaföldfém mágnesek kiváló korrózióállóságot mutatnak. A szamárium-kobalt ritkaföldfém-mágnesek magas hőmérsékletet is elviselnek anélkül, hogy elveszítenék mágnesességüket, míg a neodímium mágneseket óvatosan kell használni szobahőmérséklet felett. A neodímium mágnesek tartósabbak, mint a szamárium-kobalt mágnesek, és könnyen megmunkálhatók és beépíthetők mágneses szerelvényekbe. Mindkét anyag gyémántszerszámok, szikraforgácsolás vagy köszörülés használatát igényli a megmunkálási folyamat során.

Ezután ismerkedjünk meg az Alnico mágnesekkel

Alumínium nikkel-kobalt mágnesek (AlNiCo) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of alumínium, nikkel és kobalt.They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by T. Misimain Japan during the early 20th century.

Figyelemre méltó remanenciájuk ellenére viszonylag szerény szívósságuk csökkenti a mágneses energia termék (BH)max értékét más mágnestípusokhoz képest. Az öntött AlNiCo bonyolult formákká alakítható, míg a szinterezett AlNiCo finomszemcsés szerkezetének köszönhetően valamivel kisebb mágneses tulajdonságokkal, de kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, ami egyenletes folyasztóanyag-eloszlást és fokozott mechanikai szilárdságot eredményez.

Az AlNiCo szinterelése magában foglalja az indukciós olvasztást, a finom részecskékké őrlést, a préselést, a szinterelést, a tesztelést, a bevonást és a mágnesezést. Különböző gyártási módszerek befolyásolják a mágnes tulajdonságait, a szinterelés javítja a mechanikai tulajdonságokat, az öntvény pedig növeli az energiasűrűséget.

A szinterezett AlNiCo mágnesek minősége a következő1.5 to 5.25 MGOe, míg az öntött mágnesek5.0 to 9.0 MGOe. Az anizotróp AlNiCo mágnesek testreszabott mágnesezési iránylehetőségeket kínálnak, értékes sokoldalúságot biztosítva.

Az alumínium-nikkel-kobalt ötvözetek magas maximális üzemi hőmérsékletet és kivételes korrózióállóságot mutatnak. Egyes alumínium-nikkel-kobalt minőségek magasabb hőmérsékleten is működhetnek500°C. Ezeket a mágneseket széles körben használják mikrofonokban, hangszórókban, elektromos gitár hangszedőkben, motorokban, utazó hullámcsövekben, Hall-érzékelőkben és számos más alkalmazásban.

Végül értsük meg a legnagyobb árelőnnyel rendelkező mágnest, amely a ferrit mágnes!

Ferrit mágnesek, also known askerámia mágnesek, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their gazdaságos árképzés, hatékony korrózióállóság és a stabilitás fenntartásának képessége magas hőmérsékleten akár250°C.

Míg mágneses jellemzőiknot as strong as those of NdFeB magnets, a ferritmágnesek költséghatékonysága alkalmassá teszi őketlarge-scalegyártási. Ez a költségelőny az olcsó, könnyen hozzáférhető, nem stratégiai jellegű anyagok használatából ered.

A kerámiamágnesek lehetnek izotrópok, amelyek minden irányban egységes mágneses tulajdonságokat mutatnak, vagy anizotrópok, amelyek mágnesezettségét a feszültség irányával összhangban mutatják. A legerősebb kerámiamágnesek mágneses energiáját 3.8 MGOe, így ezek az állandó mágnesek leggyengébb típusa. Szerény mágneses tulajdonságaik ellenére más mágnestípusokhoz képest kiváló rugalmasságot biztosítanak a demagnetizációval szemben.

A kerámia mágneseklow magnetic energy termék és birtoklásexcellent corrosion resistance,Általában alacsony széntartalmú acél alkatrészek mellett használják, és mérsékelt hőmérsékletű környezetben is használható.

A kerámia mágnesek gyártási folyamata préseléssel és szintereléssel jár, törékeny természetük miatt gyémántcsiszoló korongok használata ajánlott.

Általánosságban elmondható, hogy a kerámia mágnesek egyensúlyt kínálnak a mágneses szilárdság és a költséghatékonyság között, törékenységüket pedig kiváló korrózióállóság ellensúlyozza. Tartósak, ellenállnak a demagnetizációnak, és költséghatékony megoldást jelentenek különféle alkalmazásokhoz, például játékokhoz, kézművességhez és motorokhoz.

A ritkaföldfém mágnesek jelentősen növelik a súly vagy méret szempontjait, míg a ferritek előnyösebbek olyan alkalmazásokhoz, amelyek nem igényelnek nagy energiasűrűséget, például elektromos ablakemelők, ülések, kapcsolók, ventilátorok, készülékek fúvók, egyes elektromos szerszámok és audioberendezések.