Beberapa pengetahuan tentang maglev yang mungkin Anda minati
Apakah Anda terganggu dengan waktu perjalanan jarak jauh? Meskipun kami dapat mencapai tujuan Anda dengan naik kereta bawah tanah, mengemudi, dan terbang, tetap terasa butuh waktu lama. Namun, ada teknologi yang dapat membuat lompatan kualitatif dalam waktu perjalanan kita, dan itu adalah levitasi magnetik. Mungkin Anda merasa bahwa levitasi magnetik hanya ada di film atau drama TV. Tapi pada Juli 2023! Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈), dan lainnya dari Institut Sains dan Teknologi Korea pertama kali membentuk tim untuk mempelajari materi tersebut. Apatit timbal murni adalah isolator, tetapi menurut Sukbae Lee dan lainnya, apatit timbal doping tembaga yang membentuk LK-99 adalah superkonduktor, atau logam pada suhu yang lebih tinggi. Meskipun tidak ada bahan superkonduktor suhu kamar yang dikonfirmasi pada tekanan normal, itu juga memberi kita harapan! Mari kita lihat bagaimana kinerja LK-99 ajaib ini pada magnet!
Saya yakin Anda juga telah melihat bahwa ketika magnet mendekati material dari bawah, material berdiri karena tolakan. Setelah mengganti kutub magnet, material masih berdiri karena tolakan saat mendekati material.
"Titik hitam kecil" ini terus jatuh atau berdiri saat magnet NdFeB mendekat dan menjauh. Baik kutub S dan kutub N efektif, yaitu, tolakan tidak ada hubungannya dengan kutub magnet, menunjukkan anti-magnetisme.
Mari kita tidak berbicara tentang apakah LK-99 benar-benar superkonduktor. Magnet permanen NdFeB dapat membuatnya melayang.
Berbicara tentang magnet permanen NdFeB, kita harus membahas Tesla Model S.
Elon Musk begitu berani sehingga ketika Tesla mengadakan acara peluncuran sedan pertamanya, Model S, mereka bahkan tidak merakitnya. Sasisnya didasarkan pada Mercedes-Benz CLS, dan panel bodi aluminium serta penutup mesin direkatkan ke rangka baja dengan magnet boron besi neodymium.
Ketika Tesla membuat dua model mobil ukuran penuh pertamanya, mereka menggunakan motor induksi untuk menggerakkan kendaraan. Motor-motor ini didasarkan pada desain motor asli Nikola Tesla, yang merupakan desain brilian yang mendahului penemuan magnet tanah jarang hampir 100 tahun.
Motor induksi menghasilkan magnetismenya sendiri dan menggerakkan rotor melalui listrik, dan mereka beroperasi tanpa jenis magnet permanen apa pun.
Desain motor induksi bagus, tetapi Tesla beralih ke motor magnet permanen untuk Model 3 pada tahun 2017 karena alasan yang bagus: Model 3 adalah mobil yang lebih kecil, dan membutuhkan motor yang lebih kecil tetapi masih memiliki banyak tenaga.
Jadi, dimulai dengan Model 3, Tesla menggunakan motor boron besi neodymium karena lebih hemat ruang, lebih ringan, dan dapat menghasilkan lebih banyak tenaga.
Penggunaan magnet pada mobil: seperti AC, sistem rem, motor penggerak, pompa oli, dll.
Bahkan, selain digunakan pada mobil, magnet juga banyak digunakan pada speaker ponsel, headphone, motor getaran, elektromagnet, pengering rambut, kipas angin, lemari es, mesin cuci, dll.
(Proporsi penggunaan magnet)
Jadi, selain magnet permanen seperti NdFeB, apa saja tiga jenis magnet utama lainnya? Bagaimana proses produksinya?
Mari kita lihat lebih dekat!
Pertama, mari kita pahami produk energi magnet maksimum dari magnet
Saat ini, ada tiga jenis magnet: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.
Magnet permanen menghasilkan medan magnet yang dipertahankan bahkan dengan adanya medan magnet yang berlawanan. Motor listrik yang menggunakan magnet permanen lebih efisien daripada yang tidak. Saat ini, semua magnet kuat yang diketahui mengandung unsur tanah jarang, yang merupakan komponen kunci untuk kendaraan listrik dan turbin angin. Unsur-unsur seperti neodymium dan thorium telah menjadi bahan utama karena meningkatnya permintaan dan pasokan yang terbatas.
Magnet permanen unik karena setelah diproduksi, mereka memberikan fluks magnet tanpaenergy input, menghasilkan biaya operasional nol. Sebaliknya, magnet elektromagnetik membutuhkan arus kontinu untuk menghasilkan medan magnet.
Sifat penting dari magnet permanen adalah bahwa mereka mempertahankan medan magnetnya bahkan dengan adanya medan magnet eksternal yang berlawanan. Namun, jika kekuatan medan magnet yang berlawanan cukup tinggi, inti magnet internal magnet permanen akan sejajar dengan medan magnet yang berlawanan, menghasilkan demagnetisasi.
Magnet permanen pada dasarnya bertindak sebagai perangkat penyimpanan energi. Energi disuntikkan selama proses magnetisasi awal, dan jika diproduksi dan ditangani dengan benar, energi akan tetap berada di magnet tanpa batas. Tidak seperti baterai, energi dalam magnet tidak pernah habis dan tetap tersedia untuk digunakan. Ini karena magnet tidak memiliki efek bersih pada lingkungannya. Sebaliknya, mereka menggunakan energi mereka untuk menarik atau mengusir benda magnetik lainnya, membantu konversi antara energi listrik dan mekanik.
Energi medan magnet sebanding dengan produk B dan H. Ketika produk BH dimaksimalkan (dilambangkan sebagai (BH)max), volume minimum magnet diperlukan untuk menghasilkan medan magnet tertentu dalam celah tertentu. Semakin tinggi (BH) maks, semakin kecil volume magnet yang diperlukan untuk menghasilkan kerapatan fluks tertentu. (BH)max dapat dianggap sebagai energi magnet statis per satuan volume bahan magnet. BH diukur dalamMega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.
Dalam industri magnet permanen, produk energi magnet maksimum mewakili kepadatan energi magnet magnet permanen dan merupakan parameter yang paling umum digunakan untuk mengkarakterisasi kinerja magnet permanen.
Klasifikasi Magnet Permanen
Magnet permanen dapat dibagi menjadi empat jenis:neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)danceramic or ferrite magnets.
Mari kita mulai dengan magnet yang paling hemat biaya:Neodymium Iron Boron Magnets
Magnet neodium (NdFeB) adalah salah satu bahan magnet permanen yang paling banyak digunakan dalam aplikasi komersial, yang dikenal karenahigh magnetic energy productdanmagnetic strength.
Magnet neodium adalahstrongestdan sebagian besarcontroversialMagnet. Mereka termasuk dalam kategori magnet tanah jarang karena terdiri dari unsur neodymium, besi dan boron.
Karena kandungan besi, magnet boron besi neodymium mudah teroksidasi dan memiliki ketahanan korosi yang buruk, dan seringkali memerlukan pelapis seperti pelapisan nikel, lapisan epoksi atau lapisan seng.
Namun, mereka adalah produk dengan kepadatan energi tinggi (hingga55 MGOe) dengan ketangguhan tinggi, dan menggunakannya memungkinkan hard disk drive, motor, dan peralatan audio ukuran lebih kecil.
Kisaran suhu pengoperasian magnet neodymium adalah80°C to 200°C. Namun, bahan neodymium berkualitas tinggi yang dapat beroperasi di atas120°Cbisa menjadi sangat mahal.
Mempertimbangkan efektivitas biaya, magnet neodymium jelas merupakan pilihan pertama.
Mungkin Anda berpikir bahwa suhu kerja magnet saya akan melebihi 200 °C, jadi apakah tidak mungkin menggunakan magnet di lingkungan ini? Masalah ini dapat diselesaikan dengan magnet kobalt sanitasi.
Salmium 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.
Magnet permanen ini sangat tahan korosi dan dapat menahan suhu hingga350°C, dan kadang-kadang bahkan sampai500 degrees. Ketahanan suhu ini memberi mereka keunggulan yang berbeda dibandingkan jenis magnet permanen lainnya yang kurang toleran terhadap panas. Sama seperti magnet neodymium, magnet kobalt samarium juga membutuhkan pelapis untuk mencegah korosi.
Namun, kelemahan dari varietas magnet ini adalah kekuatan mekaniknya yang rendah. Salinitas Magnet kobalt dapat dengan mudah menjadi rapuh dan mengembangkan retakan. Meskipun demikian, dalam kasus di mana suhu tinggi dan ketahanan korosi sangat penting, magnet kobalt samarium mungkin merupakan pilihan yang paling tepat.
Magnet neodymium unggul dalam suhu yang lebih rendah, sedangkan magnet Sammonium Kobalt berkinerja terbaik dihigher temperatures. Magnet neodymium dikenal sebagai magnet permanen paling kuat pada suhu kamar dan hingga sekitar 180 derajat Celcius berdasarkan magnetisasi remanen (Br). Namun, kekuatannya menurun secara signifikan seiring dengan meningkatnya suhu. Saat suhu mendekati 180 derajat Celcius, magnet Sammonium Kobalt mulaisurpassMagnet neodymium dalam kinerja.
Sammonium Cobalt menempati peringkat sebagai second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. Ini biasanya digunakan dalam industri kedirgantaraan dan sektor lain yang memprioritaskan kinerja daripada biaya.
Magnet kobalt Samarium, yang dikembangkan pada tahun 1970-an, menunjukkan kekuatan magnet yang lebih tinggi dibandingkan dengan magnet keramik dan aluminium-nikel-kobalt, meskipun kurang dari magnet yang ditawarkan oleh magnet neodymium. Magnet ini terutama diklasifikasikan menjadi dua kelompok berdasarkan tingkat energinya. Kelompok pertama, dikenal sebagaiSm1Co5 (1-5), menawarkan rangkaian produk energi mulai dari15 to 22 MGOe. Di sisi lain, kelompok kedua, Sm2Co17 (2-17), mencakup rentang energi22-32 MGOe.
Kedua-dua kodt samarium dan magnet neodymium dibuat dari logam bubuk. Mereka dikompresi di bawah pengaruh medan magnet yang kuat sebelum menjalani proses sintering.
Magnet neodymium sangat sensitif terhadap faktor lingkungan, sedangkan magnet tanah jarang samarium kobalt menunjukkan ketahanan korosi yang sangat baik. Magnet tanah jarang kobalt samarium dapat menahan suhu tinggi tanpa kehilangan magnetnya, sedangkan magnet neodymium harus digunakan dengan hati-hati di atas suhu kamar. Magnet neodymium lebih tahan lama dibandingkan dengan magnet kobalt samarium dan dapat dengan mudah dikerjakan dan dimasukkan ke dalam rakitan magnetik. Kedua bahan tersebut memerlukan penggunaan alat berlian, EDM, atau penggilingan selama proses pemesinan.
Selanjutnya mari kita pelajari tentang magnet Alnico
Magnet Kobalt Nikel Aluminium (AlNiCo) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of aluminium, nikel, dan kobalt.They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by T. Mishimain Japan during the early 20th century.
Terlepas dari remanensinya yang menonjol, ketangguhannya yang relatif sederhana menyebabkan produk energi magnetik (BH) max yang berkurang jika dibandingkan dengan jenis magnet lainnya. Cast AlNiCo memiliki kemampuan untuk dibentuk menjadi bentuk yang rumit, sedangkan AlNiCo yang disinter menampilkan sifat magnetik yang sedikit lebih rendah tetapi sifat mekanik yang unggul karena struktur butir halusnya, menghasilkan distribusi fluks yang seragam dan kekuatan mekanik yang ditingkatkan.
Sintering AlNiCo meliputi peleburan induksi, penggilingan menjadi partikel halus, menekan, sintering, pengujian, pelapisan, dan magnetisasi. Berbagai metode manufaktur memengaruhi sifat magnet, dengan sintering meningkatkan atribut mekanis dan pengecoran meningkatkan kepadatan energi.
Magnet AlNiCo yang disinter tersedia dalam nilai mulai dari1.5 to 5.25 MGOe, sedangkan magnet cor berkisar dari5.0 to 9.0 MGOe. Magnet AlNiCo anisotropik menawarkan opsi arah magnetisasi yang disesuaikan, memberikan keserbagunaan yang berharga.
Paduan Aluminium Nickel Cobalt menunjukkan suhu operasi maksimum yang tinggi dan ketahanan korosi yang luar biasa. Beberapa nilai Aluminium Nickel Cobalt dapat berfungsi pada suhu melebihi500°C. Magnet ini banyak digunakan dalam mikrofon, speaker, pickup gitar listrik, motor, tabung gelombang perjalanan, sensor Hall, dan berbagai aplikasi lainnya.
Akhirnya, mari kita pahami magnet dengan keunggulan harga paling banyak, yaitu magnet ferit.
Magnet ferit, also known asmagnet keramik, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their Harga ekonomis, ketahanan korosi yang efektif, dan kemampuan untuk menjaga stabilitas pada suhu tinggi hingga250 °C.
Sedangkan karakteristik magnetiknya adalahnot as strong as those of NdFeB magnets, efektivitas biaya magnet ferit membuatnya sangat cocok untuklarge-scaleManufaktur. Keuntungan biaya ini berasal dari penggunaan bahan yang murah dan tersedia yang bersifat non-strategis.
Magnet keramik dapat bersifat isotropik, menunjukkan sifat magnetik yang seragam ke segala arah, atau anisotropik, menampilkan magnetisasi selaras dengan arah tegangan. Magnet keramik yang paling kuat dapat mencapai energi magnet 3.8 MGOe, menjadikannya jenis magnet permanen yang paling lemah. Meskipun sifat magnetiknya sederhana, mereka menawarkan ketahanan yang unggul terhadap demagnetisasi dibandingkan dengan jenis magnet lainnya.
Magnet keramik menunjukkan alow magnetic energy produk dan memilikiexcellent corrosion resistance,Umumnya digunakan bersama komponen baja karbon rendah dan cocok untuk digunakan di lingkungan bersuhu sedang.
Proses pembuatan magnet keramik melibatkan pengepresan dan sintering, dengan penggunaan roda gerinda berlian yang direkomendasikan karena sifatnya yang rapuh.
Secara umum, magnet keramik menawarkan keseimbangan antara kekuatan magnet dan efisiensi biaya, dengan kerapuhannya dilawan oleh ketahanan korosi yang luar biasa. Mereka tahan lama, tahan terhadap demagnetisasi, dan pilihan hemat biaya untuk berbagai aplikasi seperti mainan, kerajinan, dan motor.
Magnet tanah jarang secara signifikan meningkatkan pertimbangan berat atau ukuran, sedangkan ferit lebih disukai untuk aplikasi yang tidak memerlukan kepadatan energi tinggi, seperti jendela listrik, kursi, sakelar, kipas angin, blower pada peralatan, beberapa perkakas listrik, dan peralatan audio.
