Smá þekking um maglev sem þú gætir haft áhuga á

Ertu að trufla langan ferðatíma? Þó að við getum komist á áfangastað með því að taka neðanjarðarlestina, keyra og fljúga, þá líður okkur samt eins og það taki langan tíma. Hins vegar er til tækni sem getur tekið eigindlegt stökk á ferðatíma okkar og það er segulsvif. Kannski finnst þér segulmagnaðir svifa aðeins til í kvikmyndum eða sjónvarpsþáttum. En í júlí 2023! Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈) og aðrir frá Vísinda- og tæknistofnun Kóreu stofnuðu fyrst teymi til að rannsaka efnið. Hreint blýapatít er einangrunarefni, en samkvæmt Sukbae Lee og fleirum er kopardópað blýapatít sem myndar LK-99 ofurleiðari, eða málmur við hærra hitastig. Þó að það sé ekkert staðfest ofurleiðandi efni við stofuhita við venjulegan þrýsting, gefur það okkur líka von! Við skulum sjá hvernig þessi töfrandi LK-99 stendur sig á seglinum!

Ég held að þú hafir líka séð að þegar segullinn nálgast efnið neðan frá stendur efnið upp vegna fráhrindingar. Eftir að skipt hefur verið um segulskauta stendur efnið enn uppi vegna fráhrindingar þegar það nálgast efnið.

Þessi "litli svarti punktur" heldur áfram að falla eða standa upp þegar NdFeB segullinn nálgast og færist í burtu. Bæði S póllinn og N póllinn eru áhrifaríkir, það er að segja fráhrinding hefur ekkert með segulpólinn að gera og sýnir andsegulmagn.

Við skulum ekki tala um hvort LK-99 sé raunverulega ofurleiðandi. NdFeB varanlegi segullinn getur látið hann svífa.

Talandi um NdFeB varanlega segla, við verðum að ræða Tesla Model S.

Elon Musk er svo djarfur að þegar Tesla hélt kynningarviðburðinn fyrir fyrsta fólksbílinn sinn, Model S, settu þeir hann ekki einu sinni saman. Undirvagninn var byggður á Mercedes-Benz CLS og yfirbyggingarplötur úr áli og vélarhlíf voru límd á stálgrindina með bórseglum úr neódýmíumjárni.

Þegar Tesla framleiddi fyrstu tvær bílagerðirnar sínar í fullri stærð notuðu þeir örvunarmótora til að knýja ökutækin. Þessir mótorar voru byggðir á upprunalegri mótorhönnun Nikola Tesla, sem var snilldar hönnun sem var næstum 100 árum á undan uppfinningu sjaldgæfra jarðsegla.

Örvunarmótorar mynda sitt eigið segulmagn og knýja snúninginn í gegnum rafmagn og þeir starfa án hvers kyns varanlegra segla.

Hönnun örvunarmótorsins er góð, en Tesla skipti yfir í varanlega segulmótora fyrir Model 3 árið 2017 af góðri ástæðu: Model 3 er minni bíll og hann þarf minni mótor en hefur samt nóg afl.

Svo, frá og með Model 3, notaði Tesla neodymium járnbórmótora vegna þess að þeir eru plásssparandi, léttari og geta myndað meiri kraft.

Notkun segla í bílum: svo sem loftkælingu, bremsukerfi, drifmótora, olíudælur o.s.frv.

Reyndar, auk þess að vera notaðir í bifreiðum, eru seglar einnig mikið notaðir í hátalara farsíma, heyrnartól, titringsmótora, rafsegla, hárþurrku, viftur, ísskápa, þvottavélar o.s.frv.

(Hlutfall af segulnotkun)

Svo, fyrir utan varanlega segla eins og NdFeB, hverjar eru hinar þrjár helstu gerðir segla? Hvað er framleiðsluferlið?

Við skulum skoða nánar!

Í fyrsta lagi skulum við skilja hámarks segulorkuafurð segla

Eins og er eru þrjár gerðir af seglum: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.

Varanlegir seglar framleiða segulsvið sem er viðhaldið jafnvel í nærveru andstæðs segulsviðs. Rafmótorar sem nota varanlega segla eru skilvirkari en þeir sem gera það ekki. Eins og er innihalda allir þekktir sterkir seglar sjaldgæf jarðefni, sem eru lykilþættir í rafknúnum ökutækjum og vindmyllum. Frumefni eins og neodymium og þóríum eru orðin lykilefni vegna vaxandi eftirspurnar og takmarkaðs framboðs.

Varanlegir seglar eru einstakir að því leyti að þegar þeir hafa verið framleiddir veita þeir segulflæði án þess aðenergy input, sem leiðir til núlls rekstrarkostnaðar. Aftur á móti þurfa rafsegulseglar stöðugan straum til að mynda segulsvið.

Mikilvægur eiginleiki varanlegra segla er að þeir viðhalda segulsviði sínu jafnvel í nærveru andstæðs ytra segulsviðs. Hins vegar, ef styrkur andstæða segulsviðsins er nógu mikill, munu innri segulkjarnar varanlega segulsins samræmast andstæðu segulsviðinu, sem leiðir til afsegulmagns.

Varanlegir seglar virka í raun sem orkugeymslutæki. Orku er sprautað í upphaflega segulmagnunarferlinu og ef hún er framleidd og meðhöndluð á réttan hátt verður hún áfram í seglinum um óákveðinn tíma. Ólíkt rafhlöðu klárast orkan í segli aldrei og er áfram tiltæk til notkunar. Þetta er vegna þess að seglar hafa engin nettóáhrif á umhverfi sitt. Þess í stað nota þeir orku sína til að laða að eða hrinda frá sér öðrum segulmagnuðum hlutum, sem hjálpar til við umbreytingu milli raforku og vélrænnar orku.

Orka segulsviðs er í réttu hlutfalli við margfeldi B og H. Þegar afurð BH er hámarkuð (táknuð sem (BH)max), lágmarksrúmmál seguls þarf til að framleiða tiltekið segulsvið í tilteknu bili. Því hærra sem (BH)max er, því minna rúmmál seguls þarf til að framleiða tiltekinn flæðiþéttleika. (BH)max má líta á sem kyrrstöðu segulorku á rúmmálseiningu segulefnisins. BH er mælt íMega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.

Í varanlegum seguliðnaði táknar hámarks segulorkuafurðin segulorkuþéttleika varanlega segulsins og er algengasta breytan til að einkenna frammistöðu varanlegra segla.

Flokkun varanlegra segla

Varanlegum seglum má skipta í fjórar gerðir:neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)ogceramic or ferrite magnets.

Byrjum á hagkvæmustu seglunum:Neodymium Iron Boron Magnets

Neodium seglar (NdFeB) eru eitt mest notaða varanlega segulefnið í atvinnuskyni, þekkt fyrirhigh magnetic energy productogmagnetic strength.

Neodium seglar erustrongestog flestircontroversialSegull. Þeir tilheyra flokki sjaldgæfra jarðsegla vegna þess að þeir eru samsettir úr neodymium, járni og bór frumefnum.

Vegna járninnihaldsins oxast neodymium járnbór seglar auðveldlega og hafa lélega tæringarþol og þurfa oft húðun eins og nikkelhúðun, epoxýhúð eða sinkhúð.

Hins vegar eru þetta vörur með mikla orkuþéttleika (allt að55 MGOe) með mikilli hörku og notkun þeirra gerir kleift að nota smærri harða diska, mótora og hljóðbúnað.

Rekstrarhitasvið neodymium segla er80°C to 200°C. Hins vegar hágæða neodymium efni sem geta starfað hér að ofan120°Cgetur orðið ansi dýrt.

Miðað við hagkvæmni eru neodymium seglar örugglega fyrsti kosturinn.

Kannski ertu að hugsa um að vinnuhitastig segulsins míns fari yfir 200°C, svo er ómögulegt að nota segulinn í þessu umhverfi? Þetta vandamál er hægt að leysa með hreinlætis kóbalt seglum.

Salmíum kóbalt (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.

Þessir varanlegu seglar eru mjög tæringarþolnir og þola allt að hitastig allt að350°C, og stundum jafnvel allt að500 degrees. Þessi hitaþol gefur þeim áberandi forskot á aðrar gerðir varanlegra segla sem þola minna hita. Rétt eins og neodymium seglar, þurfa samarium kóbalt seglar einnig húðun til að koma í veg fyrir tæringu.

Hins vegar er gallinn við þessa segulafbrigði lítill vélrænn styrkur hennar. Selta Kóbalt seglar geta auðveldlega orðið brothættir og myndað sprungur. Engu að síður, í þeim tilvikum þar sem hár hiti og tæringarþol eru nauðsynleg, gætu samaríukóbalt seglar verið heppilegasti kosturinn.

Neodymium seglar skara fram úr í lægra hitastigi, en Sammonium Cobalt seglar standa sig best íhigher temperatures. Neodymium seglar eru þekktir fyrir að vera öflugustu varanlegu seglarnir við stofuhita og allt að um það bil 180 gráður á Celsíus byggt á remanent magnetization (Br). Hins vegar minnkar styrkur þeirra verulega eftir því sem hitastig eykst. Þegar hitastigið nálgast 180 gráður á Celsíus byrja Sammonium kóbalt seglar aðsurpassNeodymium seglar í afköstum.

Sammonium kóbalt er í flokki second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. Það er almennt notað í geimferðaiðnaðinum og öðrum geirum þar sem árangur er settur í forgang fram yfir kostnað.

Samaríum kóbalt seglar, þróaðir á 1970, sýna meiri segulstyrk samanborið við keramik og ál-nikkel-kóbalt segla, þó að þeir séu undir segulmagni sem neodymium seglar bjóða upp á. Þessir seglar eru aðallega flokkaðir í tvo hópa út frá orkustigi þeirra. Fyrsti hópurinn, þekktur semSm1Co5 (1-5), státar af orkuvöruúrvali sem spannar allt frá15 to 22 MGOe. Á hinn bóginn, annar hópurinn, Sm2Co17 (2-17), nær yfir orkusvið sem er22-32 MGOe.

Bæði samaríum kóbalt og neodymium seglar eru framleiddir úr duftformuðum málmum. Þeir eru þjappaðir saman undir áhrifum öflugs segulsviðs áður en þeir fara í hertuferli.

Neodymium seglar eru mjög viðkvæmir fyrir umhverfisþáttum, en samaríum kóbalt sjaldgæfir jarðseglar sýna framúrskarandi tæringarþol. Samarium kóbalt sjaldgæfir jarðseglar þola háan hita án þess að missa segulmagnið, en neodymium segla ætti að nota varlega yfir stofuhita. Neodymium seglar eru endingargóðari miðað við samaríum kóbalt segla og auðvelt er að vinna þá og fella þá inn í segulmagnaðir samstæður. Bæði efnin krefjast notkunar á demantsverkfærum, EDM eða slípun meðan á vinnsluferlinu stendur.

Næst skulum við fræðast um Alnico segla

Ál nikkel kóbalt seglum (AlNiCo) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of ál, nikkel og kóbalt.They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by T. Mishimain Japan during the early 20th century.

Þrátt fyrir athyglisverða remanence þeirra leiðir tiltölulega hófleg seigja þeirra til minni segulorkuafurðar (BH)max í samanburði við aðrar segulgerðir. Steypt AlNiCo býr yfir getu til að mótast í flókin form, en hertu AlNiCo sýnir aðeins minni segulmagnaðir eiginleika en yfirburða vélræna eiginleika vegna fínkorna byggingar, sem leiðir til samræmdrar flæðidreifingar og aukins vélræns styrks.

Sintrun AlNiCo nær yfir örvun bráðnun, mala í fínar agnir, pressa, hertu, prófa, húðun og segulmagn. Ýmsar framleiðsluaðferðir hafa áhrif á eiginleika segulsins, þar sem hertu eykur vélræna eiginleika og steypa eykur orkuþéttleika.

Hertu AlNiCo seglar koma í flokkum allt frá1.5 to 5.25 MGOe, en steyptir seglar eru allt frá5.0 to 9.0 MGOe. Anisotropic AlNiCo seglar bjóða upp á sérsniðna valkosti fyrir segulstefnu, sem veitir dýrmæta fjölhæfni.

Ál nikkel kóbalt málmblöndur sýna hátt hámarks rekstrarhitastig og einstaka tæringarþol. Sumar álnikkelkóbalteinkunnir geta virkað við hitastig sem fer yfir500°C. Þessir seglar eru mikið notaðir í hljóðnema, hátalara, rafmagnsgítarpickupa, mótora, ferðabylgjurör, Hall skynjara og ýmis önnur forrit.

Að lokum skulum við skilja segulinn með mesta verðkostinn, sem er ferrít segull.

Ferrít seglar, also known askeramik seglum, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their hagkvæm verðlagning, áhrifarík tæringarþol og geta til að viðhalda stöðugleika við háan hita allt að250°C.

Þó að segulmagnaðir eiginleikar þeirra séunot as strong as those of NdFeB magnets, hagkvæmni ferrít segla gerir þá vel hentuga fyrirlarge-scaleFramleiðslu. Þessi kostnaðarkostur stafar af notkun ódýrra, aðgengilegra efna sem eru ekki stefnumótandi í eðli sínu.

Keramikseglar geta verið jafntrópískir, sýna samræmda segulmagnaðir eiginleika í allar áttir, eða anisotropic, sýna segulmagn í takt við streitustefnuna. Öflugustu keramikseglarnir geta náð segulorku upp á 3.8 MGOe, sem gerir þá að veikustu gerð varanlegs segulls. Þrátt fyrir hóflega segulmagnaða eiginleika bjóða þeir upp á yfirburða seiglu gegn afsegulmögnun samanborið við aðrar segulgerðir.

Keramik seglar sýna alow magnetic energy vöru og eigaexcellent corrosion resistance,Almennt notað ásamt lágkolefnisstálíhlutum og hentugur til notkunar í umhverfi við meðalhita.

Framleiðsluferli keramiksegla felur í sér pressun og hertu, með ráðlagðri notkun demantsslípihjóla vegna brothætts eðlis þeirra.

Almennt séð bjóða keramikseglar upp á jafnvægi milli segulstyrks og kostnaðarhagkvæmni, þar sem brothættleiki þeirra er veginn gegn frábærri tæringarþol. Þau eru endingargóð, þola afsegulmögnun og hagkvæmur valkostur fyrir ýmis forrit eins og leikföng, handverk og mótora.

Sjaldgæfir jarðseglar auka verulega þyngd eða stærð, en ferrít eru ákjósanleg fyrir forrit sem krefjast ekki mikils orkuþéttleika, svo sem rafknúnar rúður, sæti, rofar, viftur, blásarar í tækjum, sum rafmagnsverkfæri og hljóðbúnaður.