Ինչ պետք է իմանալ մագնիսների մասին նախքան մագնիսական լիցքավորումը հասկանալը

Ձեզ անհանգստացնո՞ւմ է հեռավոր ճանապարհորդության ժամանակը։ Թեեւ մենք կարող ենք հասնել ձեր նպատակակետին՝ վերցնելով մետրոյով, վարելով եւ թռչելով, այն դեռեւս զգում է, որ երկար ժամանակ է պահանջվում։ Սակայն գոյություն ունի մի տեխնոլոգիա, որը կարող է մեր ճանապարհորդության ժամանակ որակական ցատկ կատարել, եւ դա մագնիսական լիցքավորումն է։ Գուցե ձեզ թվում է, թե մագնիսական լիցքավորումը գոյություն ունի միայն ֆիլմերում կամ հեռուստասերիալներում։ Բայց 2023թ. հուլիսին! Սուկբա Լին (이석배), Ջի-Հյուն Կիմը (김ՀՈԳ훈) եւ կորեայի գիտության եւ տեխնոլոգիաների ինստիտուտի մյուս անդամները առաջին անգամ ստեղծեցին մի խումբ, որը պետք է ուսումնասիրեր նյութը։ Մաքուր կապարի ապատիտը ինսուլատոր է, սակայն ըստ Սուկբա Լիի եւ այլոց՝ պղինձ-դոպավորված կապարի ապատիտը, որը կազմում է LK-99-ը, գերհաղորդիչ է, կամ մետաղը՝ ավելի բարձր ջերմաստիճաններում։ Թեեւ նորմալ ճնշման տակ սենյակային ջերմաստիճանի գերհաղորդիչ նյութ չկա, այն նաեւ հույս է ներշնչում։ Եկեք տեսնենք, թե ինչպես է այս կախարդական LK-99 կատարում մագնիսի վրա!

Ես հավատում եմ, որ դուք նաեւ տեսել եք, որ երբ մագնիսը մոտենում է նյութին ներքեւից, նյութը կանգնում է զզվանքի պատճառով: Մագնիսական բեւեռները փոխելուց հետո նյութը շարունակում է կանգնել նյութին մոտենալիս գարշելիության պատճառով։

Այս «փոքրիկ սեւ ոտնամանը» շարունակում է ընկնել կամ կանգնել, երբ NdFeB մագնիսը մոտենում է եւ հեռանում: Թե՛ S բեւեռը եւ թե՛ N բեւեռը էֆեկտիվ են, այսինքն՝ ռեպուլսիայի հետ ոչ մի կապ չունի մագնիսական բեւեռը՝ ցույց տալով հակագեներացիան:

Եկեք չխոսենք այն մասին, թե արդյոք LK-99-ը իսկապես գերառաջարկ է: NdFeB մշտական մագնիսը կարող է դարձնել այն լեւիտ։

Խոսելով NdFeB մշտական մագնիսների մասին՝ պետք է խոսենք Tesla Model S-ի մասին:

Էլոն Մասկն այնքան համարձակ է, որ երբ Tesla-ն անցկացրեց իր առաջին սեդանի՝ Model S-ի համար նախատեսված մեկնարկային միջոցառումը, նրանք նույնիսկ չհավաքեցին այն: Շատրվանը հիմնված էր Mercedes-Benz CLS-ի վրա, իսկ ալյումինե մարմնի վահանակները եւ շարժիչի ծածկույթը կպած էին պողպատե շրջանակին նեոդիմիումի երկաթե բորոնի մագնիսներով։

Երբ Թեսլան ստեղծեց իր առաջին երկու լրիվ չափի ավտոմեքենաների մոդելները, նրանք ներարկման շարժիչների միջոցով լիցքավորեցին մեքենաները։ Այս շարժիչները հիմնված էին Նիկոլա Տեսլայի սկզբնական շարժիչային դիզայնի վրա, որը փայլուն դիզայն էր, որը մոտ 100 տարի առաջ էր նախագծել հազվագյուտ երկրի մագնիսների գյուտը:

Ինդուկցիոն շարժիչները գեներացնում են իրենց սեփական մագնիսականությունը եւ վարում ռոտորը էլեկտրականության միջով։ Նրանք աշխատում են առանց որեւէ տեսակի մշտական մագնիսների։

Ինդուկցիայի շարժիչի դիզայնը լավն է, բայց Tesla-ն 2017-ին փոխել է մշտական մագնիսական շարժիչներ Model 3-ի համար՝ հիմնավոր պատճառներով. Model 3-ը ավելի փոքր մեքենա է, եւ նրան ավելի փոքր շարժիչ է պետք, բայց միեւնույն է, նա ունի շատ հզորություն:

Այսպիսով, սկսած Model 3-ից, Tesla-ն օգտագործել է neodymium iron boron շարժիչներ, քանի որ դրանք ավելի շատ տարածություն են խնայում, ավելի թեթեւ են եւ կարող են ավելի շատ ուժ առաջացնել:

Մագնիսների օգտագործումը մեքենաներում. օրինակ՝ օդորակիչ, արգելակման համակարգ, շարժիչներ, նավթային պոմպեր եւ այլն:

Ի դեպ, բացի այն, որ օգտագործվում է ավտոմոբիլներում, մագնիսները լայնորեն օգտագործվում են նաեւ բջջային հեռախոսի խոսափողերում, ականջակալներում, վիբրացիոն շարժիչներում, էլեկտրամագնիսներում, մազերի չորացուցիչներում, հովացուցիչներում, սառնարաններում, լվացքի մեքենաներում եւ այլն:

(մագնիսի օգտագործման համաչափությունը)

Այսպիսով, բացի NdFeB-ի նման մշտական մագնիսներից, որո՞նք են մագնիսների մյուս երեք հիմնական տեսակները: Ո՞րն է արտադրության գործընթացը:

Եկեք ավելի մոտիկից նայենք!

Նախ եկեք հասկանանք մագնիսների մագնիսական էներգիայի առավելագույն արտադրատեսակը

Ներկայումս գոյություն ունի մագնիսների երեք տեսակ: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.

Մշտական մագնիսները ստեղծում են մագնիսական դաշտ, որը պահպանվում է նույնիսկ հակառակ մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում։ Էլեկտրական շարժիչները, որոնք օգտագործում են մշտական մագնիսներ, ավելի արդյունավետ են, քան այն շարժիչները, որոնք չեն օգտագործում։ Ներկայումս բոլոր հայտնի ուժեղ մագնիսները պարունակում են հազվագյուտ երկրային տարրեր, որոնք էլեկտրական փոխադրամիջոցների եւ քամու տուրբինների հիմնական բաղադրիչներն են: Այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են նեոդիմիումը եւ թորիումը, դարձել են առանցքային նյութեր աճող պահանջարկի եւ սահմանափակ մատակարարման պատճառով։

Մշտական մագնիսները եզակի են նրանով, որ մի ժամանակ արտադրվելիս մագնիսական ֆլյուքս են ապահովում առանցenergy input, արդյունքում զրո գործառնական ծախսեր: Ի հակադրություն դրան՝ մագնիսական դաշտի գեներացման համար էլեկտրամագնիսական մագնիսները պահանջում են անընդհատ հոսանք։

Մշտական մագնիսների կարեւոր հատկությունն այն է, որ նրանք պահպանում են իրենց մագնիսական դաշտը նույնիսկ հակառակ արտաքին մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում։ Սակայն, եթե հակադիր մագնիսական դաշտի ամրությունը բավականաչափ բարձր է, մշտական մագնիսի ներքին մագնիսական միջուկները կհամալրվեն հակառակ մագնիսական դաշտի հետ, ինչի արդյունքում կառաջանա դեմագնետիզացիա։

Մշտական մագնիսները, ըստ էության, հանդես են գալիս որպես էներգիայի պահեստավորման սարքեր: Էներգիան ներարկվում է սկզբնական մագնիսացման պրոցեսի ընթացքում։ Եթե այն արտադրվի եւ ճիշտ տնօրինվի, այն անվերջ կմնա մագնիսում։ Ի տարբերություն մարտկոցի՝ մագնիսի էներգիան երբեք չի սպառվում եւ մնում է օգտագործման համար մատչելի։ Պատճառն այն է, որ մագնիսները իրենց շրջապատի վրա ցանցային ազդեցություն չունեն: Փոխարենը՝ նրանք իրենց էներգիան օգտագործում են այլ մագնիսական օբյեկտներ գրավելու կամ ետ մղելու համար՝ օգնելով փոխակերպել էլեկտրական եւ մեխանիկական էներգիան։

Մագնիսական դաշտի էներգիան համաչափ է B եւ H արտադրյալին։ Երբ BH-ի արտադրանքն առավելագույնի է հասցվում (նշվում է որպես (BH)max), մագնիսի նվազագույն ծավալը անհրաժեշտ է տվյալ ճեղքում տվյալ մագնիսական դաշտի արտադրման համար: Որքան բարձր է (BH)max-ը, որքան փոքր է մագնիսի ծավալը, անհրաժեշտ է արտադրել տվյալ ֆլյուքս խտություն: (BH)max-ը կարելի է համարել մագնիսական նյութի մեկ միավոր ծավալի ստատիկ մագնիսական էներգիան։ ԲՀ-ն չափվում էMega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.

Մշտական մագնիսական արդյունաբերության մեջ մագնիսական էներգիայի առավելագույն արտադրատեսակը ներկայացնում է մշտական մագնիսի մագնիսական էներգիայի խտությունը եւ հանդիսանում է առավել հաճախ օգտագործվող պարամետրը, որը բնութագրում է մշտական մագնիսների կատարումը։

Մշտական մագնիսների դասակարգումը

Մշտական մագնիսները կարելի է բաժանել 4 տեսակի.neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo), եւceramic or ferrite magnets.

Սկսենք ամենածախսարդյունավետ մագնիսներից.Neodymium Iron Boron Magnets

Նեոդիումի մագնիսները (NdFeB) առեւտրային կիրառությունների մեջ առավել լայնորեն կիրառվող մագնիսական նյութերից են, որոնք հայտնի են իրենցhigh magnetic energy productեւmagnetic strength.

Նեոդիումի մագնիսներն են՝strongestեւ ամենաշատըcontroversialմագնիսներ: Դրանք պատկանում են հազվագյուտ երկրային մագնիսների խմբին, քանի որ կազմված են նեոդիմիումից, երկաթից եւ բորոնից։

Երկաթի պարունակության պատճառով նեոդիմիումի երկաթի բորոնի մագնիսները հեշտությամբ օքսիդանում են եւ ունեն կոռոզիայի վատ դիմադրողականություն։ Հաճախ պահանջվում են այնպիսի ծածկույթներ, ինչպիսիք են նիկելային պլատինգը, էպօքսին պատումը կամ ցինկի ծածկույթը։

Սակայն դրանք էներգիայի խտության բարձր արտադրատեսակներ են (մինչեւ55 MGOe) բարձր կարծրությամբ, եւ դրանց օգտագործումը թույլ է տալիս ավելի փոքր չափի կոշտ սկավառակների, շարժիչների եւ ձայնային սարքավորումների:

Նեոդիմիումի մագնիսների գործող ջերմաստիճանային ծավալն է80°C to 200°C. Սակայն բարձրորակ նեոդիմիումի նյութեր, որոնք կարող են գործել վերեւում120°Cկարող է դառնալ բավականին թանկ:

Հաշվի առնելով ծախսարդյունավետությունը՝ նեոդիմիումի մագնիսները միանշանակ առաջին ընտրությունն են:

Գուցե մտածում եք, որ իմ մագնիսի աշխատանքային ջերմաստիճանը կգերազանցի 200°С-ը, այդ իսկ պատճառով հնարավոր չէ՞ մագնիսն օգտագործել այս միջավայրում: Այս խնդիրը կարող է լուծվել սանիտարական կոբալտի մագնիսներով:

Սալմիում Կոբալտ (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.

Այս մշտական մագնիսները խիստ կոռոզիակայուն են եւ կարող են դիմանալ մինչեւ350°C, եւ երբեմն նույնիսկ մինչեւ500 degrees. Այս ջերմաստիճանի դիմացկունությունը նրանց առանձնահատուկ առավելություն է տալիս այլ տեսակի մշտական մագնիսների նկատմամբ, որոնք ավելի քիչ են հանդուրժում ջերմությունը։ Ինչպես նեոդիմիումի մագնիսները, այնպես էլ սամարիումի կոբալտ մագնիսները նույնպես պետք է ծածկոցներ, որպեսզի կանխեն կոռոզիան։

Սակայն մագնիսական այս տեսակի թերությունը նրա ցածր մեխանիկական ուժն է։ Salinity Cobalt մագնիսները կարող են հեշտությամբ թեքվել փխրուն եւ զարգացնել ճաքեր: Այնուամենայնիվ, այն դեպքերում, երբ բարձր ջերմաստիճանի եւ կոռոզիայի դիմադրությունը շատ կարեւոր է, սամարիումի կոբալտ մագնիսները կարող են լինել ամենահարմար տարբերակը:

Նեոդիմիումի մագնիսները գերազանցում են ցածր ջերմաստիճաններում, մինչդեռ Սամմոնիումի Կոբալտի մագնիսները լավագույնն են անումhigher temperatures. Նեոդիմիումի մագնիսները հայտնի են նրանով, որ սենյակային ջերմաստիճանում ամենահզոր մշտական մագնիսներն են եւ մինչեւ մոտավորապես 180 աստիճան Ցելսիուսը՝ հիմնված ռեմանենտ մագնիսացման (Br) վրա: Սակայն ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ նրանց ուժը զգալիորեն նվազում է։ Երբ ջերմաստիճանը մոտենում է 180 աստիճան Ցելսիուսին, Սամմոնիումի Կոբալտի մագնիսները սկսում ենsurpassՆեոդիմիումի մագնիսները կատարման մեջ:

Սամմոնիումի Կոբալտը դասվում է second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. Այն սովորաբար օգտագործվում է տիեզերական արդյունաբերության եւ այլ ոլորտներում, որոնք առաջնահերթություն են տալիս արդյունավետությանը ծախսերի նկատմամբ։

Սամարիումի կոբալտ մագնիսները, որոնք մշակվել են 1970-ական թվականներին, ցուցադրում են ավելի բարձր մագնիսական ուժ՝ համեմատած կերամիկական եւ ալյումին-նիկել-կոբալտ մագնիսների հետ, չնայած որ չեն համապատասխանում նեոդիմիումի մագնիսների առաջարկած մագնիսականությանը։ Այս մագնիսները հիմնականում դասակարգվում են երկու խմբի՝ ելնելով նրանց էներգիայի մակարդակից։ Առաջին խումբը, որը հայտնի է որպեսSm1Co5 (1-5), պարծենում է էներգիայի արտադրանքի ծավալից15 to 22 MGOe. Միւս կողմէ, երկրորդ խումբին, Sm2Co17 (2-17),, ընդգրկում է էներգիայի մի շարք22-32 MGOe.

Ե՛վ սամարիումի կոբալտը, եւ՛ նեոդիմիումի մագնիսները հորինված են փոշիացված մետաղներից: Դրանք սեղմվում են հզոր մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ, նախքան կսեղմվեն։

Նեոդիմիումի մագնիսները խիստ զգայուն են շրջակա միջավայրի գործոնների նկատմամբ, մինչդեռ սամարիումի կոբալտի հազվագյուտ երկրային մագնիսները ցուցաբերում են կոռոզիոն գերազանց դիմադրություն: Սամարիայի կոբալտ հազվագյուտ երկրային մագնիսները կարող են դիմանալ բարձր ջերմաստիճանին՝ առանց կորցնելու իրենց մագնիսականությունը, մինչդեռ նեոդիմիումի մագնիսները պետք է զգուշորեն օգտագործվեն սենյակային ջերմաստիճանից բարձր: Նեոդիմիումի մագնիսները ավելի դիմացկուն են՝ համեմատած սամարիումի կոբալտի մագնիսների հետ եւ հեշտությամբ կարելի է սարքել եւ ներառել մագնիսական հավաքների մեջ։ Երկու նյութերն էլ անհրաժեշտ է օգտագործել ալմաստային գործիքներ, EDM կամ grinding ընթացքում machining գործընթացը:

Next Եկեք իմանանք Alnico մագնիսների մասին

Ալյումինե Նիկել Կոբալտի մագնիսներ (AlNiCo) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of ալյումին, նիկել եւ կոբալտ:They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by Տ. Միշիմաin Japan during the early 20th century.

Չնայած իրենց նկատելի ռեմանանտությանը, նրանց համեմատաբար համեստ կարծրությունը հանգեցնում է մագնիսական էներգիայի (BH)max-ի նվազմանը՝ համեմատած մագնիսական այլ տեսակների հետ։ Cast AlNiCo-ն ունի բարդ ձեւերի ձեւավորման ունակություն, մինչդեռ sintered AlNiCo-ն ցուցադրում է մի փոքր ավելի քիչ մագնիսական հատկություններ, սակայն գերազանց մեխանիկական հատկություններ իր լավ հացահատիկի կառուցվածքի շնորհիվ, որի արդյունքում առաջանում է միօրինակ ֆլյուքս բաշխում եւ ուժեղացված մեխանիկական ամրություն։

Sintering AlNiCo- ն ընդգրկում է ինդուկցիայի հալումը, աղալը լավ մասնիկների, սեղմում, սինտերինգ, փորձարկում, պատում եւ մագնիսացում: Տարբեր արտադրական մեթոդներ ազդում են մագնիսական հատկությունների վրա։ Սինտերինգը մեծացնում է մեխանիկական հատկությունները եւ կաստում է էներգիայի խտությունը։

Sintered AlNiCo մագնիսները գալիս են տարբեր գնահատականներով1.5 to 5.25 MGOe, մինչ նետված մագնիսները տարբերվում են5.0 to 9.0 MGOe. Anisotropic AlNiCo մագնիսները առաջարկում են մագնիսացման ուղղության հարմարեցված տարբերակներ՝ ապահովելով արժեքավոր ունիվերսալություն:

Ալյումինե Nickel Cobalt alloys- ը ցուցադրում է գործողության առավելագույն ջերմաստիճան եւ բացառիկ կոռոզիոն դիմադրություն: Որոշ ալյումինե Նիկել Կոբալտի գնահատականները կարող են գործել ջերմաստիճանը գերազանցող500°C. Այս մագնիսները լայնորեն օգտագործվում են խոսափողերում, խոսափողերում, էլեկտրական կիթառի պիկուպներում, շարժիչներում, ճանապարհորդող ալիքային խողովակներում, Սրահի սենսորներում եւ տարբեր այլ կիրառություններում։

Վերջապես, եկեք հասկանանք մագնիսը ամենաէժան գնով, որը ferrite մագնիսն է!

Ferrite մագնիսներ, also known asկերամիկական մագնիսներ, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their տնտեսատնտեսական թանկացում, կոռոզիայի արդյունավետ դիմադրողականություն եւ բարձր ջերմաստիճաններում կայունության պահպանման կարողություն մինչեւ250°С.

Մինչ նրանց մագնիսական բնութագրերըnot as strong as those of NdFeB magnets, ferrite մագնիսների ծախսարդյունավետությունը նրանց դարձնում է լավ հարմարlarge-scaleարտադրություն: Այս ծախսային առավելությունը բխում է էժան, մատչելի նյութերի օգտագործումից, որոնք ոչ ռազմավարական բնույթ ունեն:

Կերամիկական մագնիսները կարող են իզոտրոպ լինել՝ ցույց տալով բոլոր ուղղություններով միանման մագնիսական հատկությունները, կամ անիզոտրոպ, մագնիսացումը ցուցաբերում են սթրեսի ուղղությանը համապատասխան։ Ամենաուժեղ կերամիկական մագնիսները կարող են հասնել մագնիսական էներգիայի 3.8 MGOe, դարձնելով դրանք մշտական մագնիսի ամենաթույլ տեսակը: Չնայած իրենց համեստ մագնիսական հատկություններին՝ նրանք գերազանց դիմադրողականություն են առաջարկում դեմագնետիզացիային՝ համեմատած մագնիսական այլ տեսակների հետ։

Կերամիկական մագնատները ցուցադրում են աlow magnetic energy ապրանքը եւ տիրապետելուexcellent corrosion resistance,սովորաբար օգտագործվում է ցածր ածխածնային պողպատե բաղադրիչների հետ միասին եւ հարմար է չափավոր ջերմաստիճանային պայմաններում օգտագործելու համար:

Կերամիկական մագնիսների արտադրության գործընթացը ենթադրում է սեղմում եւ սուզում, որի ժամանակ խորհուրդ է տրվում օգտագործել ադամանդի աղացող անիվներ իրենց փխրուն բնույթի պատճառով:

Ընդհանուր առմամբ, կերամիկական մագնիսները հավասարակշռություն են առաջարկում մագնիսական ուժի եւ ծախսային արդյունավետության միջեւ։ Դրանց փխրունությունը հակադարձվում է հրաշալի կոռոզիոն դիմադրողականությամբ։ Դրանք դիմացկուն են, դիմակայուն են դեմագնետիզացիային։ Տարբեր կիրառությունների համար, ինչպիսիք են խաղալիքները, արհեստները եւ շարժիչները, ծախսարդյունավետ տարբերակ են։

Երկրի հազվագյուտ մագնիսները զգալիորեն բարձրացնում են քաշը կամ չափերը հաշվի առնելով, մինչդեռ ֆերրիտները նախընտրելի են այնպիսի կիրառությունների համար, որոնք էներգիայի բարձր խտություն չեն պահանջում, օրինակ՝ հոսանքի պատուհաններ, նստատեղեր, սվիչներ, հովիչներ, փչող սարքեր, որոշ էլեկտրական գործիքներ եւ ձայնային սարքավորումներ։