Beberapa pengetahuan tentang maglev yang mungkin anda minati

Adakah anda terganggu dengan masa berulang-alik jarak jauh? Walaupun kami boleh sampai ke destinasi anda dengan menaiki kereta api bawah tanah, memandu dan terbang, ia masih terasa seperti mengambil masa yang lama. Walau bagaimanapun, terdapat teknologi yang boleh membuat lonjakan kualitatif dalam masa ulang-alik kita, dan itu adalah levitasi magnetik. Mungkin anda merasakan bahawa levitasi magnet hanya wujud dalam filem atau drama TV. Tetapi pada Julai 2023! Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈), dan lain-lain dari Institut Sains dan Teknologi Korea mula-mula membentuk pasukan untuk mengkaji bahan tersebut. Apatit plumbum tulen ialah penebat, tetapi menurut Sukbae Lee dan lain-lain, apatit plumbum doping tembaga yang membentuk LK-99 ialah superkonduktor, atau logam pada suhu yang lebih tinggi. Walaupun tiada bahan superkonduktor suhu bilik yang disahkan pada tekanan normal, ia juga memberi kita harapan! Mari lihat bagaimana prestasi LK-99 ajaib ini pada magnet!

Saya percaya anda juga telah melihat bahawa apabila magnet menghampiri bahan dari bawah, bahan itu berdiri kerana tolakan. Selepas menukar kutub magnet, bahan itu masih berdiri kerana tolakan apabila menghampiri bahan.

"Titik hitam kecil" ini terus jatuh atau berdiri apabila magnet NdFeB menghampiri dan bergerak menjauh. Kedua-dua kutub S dan kutub N berkesan, iaitu, tolakan tiada kaitan dengan kutub magnet, menunjukkan anti-kemagnetan.

Jangan bercakap sama ada LK-99 benar-benar superkonduktor. Magnet kekal NdFeB boleh menjadikannya melayang.

Bercakap tentang magnet kekal NdFeB, kita mesti membincangkan Tesla Model S.

Elon Musk begitu berani sehingga apabila Tesla mengadakan acara pelancaran untuk sedan pertamanya, Model S, mereka tidak memasangnya. Casis adalah berdasarkan Mercedes-Benz CLS, dan panel badan aluminium dan penutup enjin dilekatkan pada rangka keluli dengan magnet boron besi neodymium.

Apabila Tesla membuat dua model kereta bersaiz penuh pertamanya, mereka menggunakan motor aruhan untuk menggerakkan kenderaan. Motor ini berdasarkan reka bentuk motor asal Nikola Tesla, yang merupakan reka bentuk cemerlang yang mendahului penciptaan magnet nadir bumi selama hampir 100 tahun.

Motor aruhan menjana kemagnetan mereka sendiri dan memacu pemutar melalui elektrik, dan ia beroperasi tanpa sebarang jenis magnet kekal.

Reka bentuk motor aruhan adalah baik, tetapi Tesla bertukar kepada motor magnet kekal untuk Model 3 pada 2017 atas sebab yang baik: Model 3 ialah kereta yang lebih kecil, dan ia memerlukan motor yang lebih kecil tetapi masih mempunyai banyak kuasa.

Jadi, bermula dengan Model 3, Tesla menggunakan motor boron besi neodymium kerana ia lebih menjimatkan ruang, lebih ringan dan boleh menjana lebih banyak daya.

Penggunaan magnet dalam kereta: seperti penghawa dingin, sistem brek, motor pemacu, pam minyak, dll.

Malah, selain digunakan dalam kereta, magnet juga digunakan secara meluas dalam pembesar suara telefon bimbit, fon kepala, motor getaran, elektromagnet, pengering rambut, kipas, peti sejuk, mesin basuh, dll.

(Bahagian penggunaan magnet)

Jadi, selain magnet kekal seperti NdFeB, apakah tiga jenis magnet utama yang lain? Apakah proses pengeluaran?

Mari kita lihat dengan lebih dekat!

Mula-mula, mari kita fahami hasil kuasa magnet maksimum magnet

Pada masa ini, terdapat tiga jenis magnet: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.

Magnet kekal menghasilkan medan magnet yang dikekalkan walaupun terdapat medan magnet yang bertentangan. Motor elektrik yang menggunakan magnet kekal lebih cekap daripada yang tidak. Pada masa ini, semua magnet kuat yang diketahui mengandungi unsur nadir bumi, yang merupakan komponen utama untuk kenderaan elektrik dan turbin angin. Unsur-unsur seperti neodymium dan torium telah menjadi bahan utama kerana permintaan yang semakin meningkat dan bekalan yang terhad.

Magnet kekal adalah unik kerana setelah dihasilkan, ia memberikan fluks magnet tanpaenergy input, mengakibatkan kos operasi sifar. Sebaliknya, magnet elektromagnet memerlukan arus berterusan untuk menjana medan magnet.

Sifat penting magnet kekal ialah ia mengekalkan medan magnet mereka walaupun terdapat medan magnet luaran yang bertentangan. Walau bagaimanapun, jika kekuatan medan magnet lawan cukup tinggi, nukleus magnet dalaman magnet kekal akan sejajar dengan medan magnet lawan, mengakibatkan penyahmagnetan.

Magnet kekal pada asasnya bertindak sebagai peranti penyimpanan tenaga. Tenaga disuntik semasa proses kemagnetan awal, dan jika dihasilkan dan dikendalikan dengan betul, ia akan kekal dalam magnet selama-lamanya. Tidak seperti bateri, tenaga dalam magnet tidak pernah habis dan kekal tersedia untuk digunakan. Ini kerana magnet tidak mempunyai kesan bersih pada persekitarannya. Sebaliknya, mereka menggunakan tenaga mereka untuk menarik atau menangkis objek magnet lain, membantu dalam penukaran antara tenaga elektrik dan mekanikal.

Tenaga medan magnet adalah berkadar dengan hasil darab B dan H. Apabila hasil darab BH dimaksimumkan (dilambangkan sebagai (BH)max), isipadu minimum magnet diperlukan untuk menghasilkan medan magnet tertentu dalam jurang tertentu. Semakin tinggi (BH) maks, semakin kecil isipadu magnet yang diperlukan untuk menghasilkan ketumpatan fluks tertentu. (BH)max boleh dianggap sebagai tenaga magnet statik per unit isipadu bahan magnet. BH diukur dalamMega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.

Dalam industri magnet kekal, produk tenaga magnet maksimum mewakili ketumpatan tenaga magnet magnet kekal dan merupakan parameter yang paling biasa digunakan untuk mencirikan prestasi magnet kekal.

Klasifikasi Magnet Kekal

Magnet kekal boleh dibahagikan kepada empat jenis:neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)Danceramic or ferrite magnets.

Mari kita mulakan dengan magnet yang paling kos efektif:Neodymium Iron Boron Magnets

Magnet neodium (NdFeB) ialah salah satu bahan magnet kekal yang paling banyak digunakan dalam aplikasi komersial, yang terkenal dengannyahigh magnetic energy productDanmagnetic strength.

Magnet neodium ialahstrongestdan kebanyakancontroversialMagnet. Mereka tergolong dalam kategori magnet nadir bumi kerana ia terdiri daripada unsur neodymium, besi dan boron.

Oleh kerana kandungan besi, magnet boron besi neodymium mudah teroksida dan mempunyai rintangan kakisan yang lemah, dan sering memerlukan salutan seperti penyaduran nikel, salutan epoksi atau salutan zink.

Walau bagaimanapun, ia adalah produk ketumpatan tenaga tinggi (sehingga55 MGOe) dengan keliatan yang tinggi, dan menggunakannya membolehkan pemacu cakera keras bersaiz lebih kecil, motor dan peralatan audio.

Julat suhu operasi magnet neodymium ialah80°C to 200°C. Walau bagaimanapun, bahan neodymium berkualiti tinggi yang boleh beroperasi di atas120°Cboleh menjadi agak mahal.

Memandangkan keberkesanan kos, magnet neodymium pastinya merupakan pilihan pertama.

Mungkin anda berfikir bahawa suhu kerja magnet saya akan melebihi 200°C, jadi adakah mustahil untuk menggunakan magnet dalam persekitaran ini? Masalah ini boleh diselesaikan dengan magnet kobalt kebersihan.

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 kekal ini sangat tahan kakisan dan boleh menahan suhu sehingga350°C, dan kadang-kadang sehingga500 degrees. Daya tahan suhu ini memberi mereka kelebihan yang berbeza berbanding jenis magnet kekal lain yang kurang bertolak ansur terhadap haba. Sama seperti magnet neodymium, magnet kobalt samarium juga memerlukan salutan untuk mengelakkan kakisan.

Walau bagaimanapun, kelemahan varieti magnet ini ialah kekuatan mekanikalnya yang rendah. Kemasinan Magnet kobalt boleh bertukar rapuh dengan mudah dan mengalami retak. Walau bagaimanapun, dalam kes di mana suhu tinggi dan rintangan kakisan adalah penting, magnet kobalt samarium mungkin merupakan pilihan yang paling sesuai.

Magnet neodymium cemerlang dalam suhu yang lebih rendah, manakala magnet Sammonium Kobalt menunjukkan prestasi terbaik padahigher temperatures. Magnet neodymium dikenali sebagai magnet kekal yang paling berkuasa pada suhu bilik dan sehingga kira-kira 180 darjah Celsius berdasarkan kemagnetan remanen (Br). Walau bagaimanapun, kekuatan mereka merosot dengan ketara apabila suhu meningkat. Apabila suhu menghampiri 180 darjah Celsius, magnet Sammonium Kobalt mulasurpassMagnet neodymium dalam prestasi.

Sammonium Kobalt disenaraikan sebagai second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. Ia biasanya digunakan dalam industri aeroangkasa dan sektor lain yang mengutamakan prestasi berbanding kos.

Magnet kobalt Samarium, yang dibangunkan pada tahun 1970-an, mempamerkan kekuatan magnet yang lebih tinggi berbanding magnet seramik dan aluminium-nikel-kobalt, walaupun kurang daripada kemagnetan yang ditawarkan oleh magnet neodymium. Magnet ini terutamanya dikelaskan kepada dua kumpulan berdasarkan tahap tenaganya. Kumpulan pertama, dikenali sebagaiSm1Co5 (1-5), mempunyai rangkaian produk tenaga yang merangkumi15 to 22 MGOe. Sebaliknya, kumpulan kedua, Sm2Co17 (2-17), merangkumi julat tenaga22-32 MGOe.

Kedua-dua magnet samarium kobalt dan neodymium dibuat daripada logam serbuk. Mereka dimampatkan di bawah pengaruh medan magnet yang kuat sebelum menjalani proses sintering.

Magnet neodymium sangat sensitif kepada faktor persekitaran, manakala magnet nadir bumi samarium kobalt mempamerkan rintangan kakisan yang sangat baik. Magnet nadir bumi kobalt Samarium boleh menahan suhu tinggi tanpa kehilangan kemagnetannya, manakala magnet neodymium harus digunakan dengan berhati-hati di atas suhu bilik. Magnet neodymium lebih tahan lama berbanding magnet kobalt samarium dan boleh dimesin dengan mudah dan dimasukkan ke dalam pemasangan magnet. Kedua-dua bahan memerlukan penggunaan alat berlian, EDM, atau pengisaran semasa proses pemesinan.

Seterusnya mari kita belajar 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.

Walaupun remanensi mereka yang ketara, keliatannya yang agak sederhana membawa kepada produk tenaga magnet (BH)max yang berkurangan jika dibandingkan dengan jenis magnet lain. Cast AlNiCo mempunyai keupayaan untuk dibentuk menjadi bentuk yang rumit, manakala AlNiCo yang disinter mempamerkan sifat magnet yang lebih rendah sedikit tetapi sifat mekanikal yang unggul kerana struktur butiran halusnya, menghasilkan taburan fluks yang seragam dan kekuatan mekanikal yang dipertingkatkan.

Sintering AlNiCo merangkumi peleburan aruhan, pengisaran menjadi zarah halus, menekan, sintering, menguji, salutan, dan magnet. Pelbagai kaedah pembuatan memberi kesan kepada sifat magnet, dengan sintering meningkatkan sifat mekanikal dan tuangan meningkatkan ketumpatan tenaga.

Magnet AlNiCo tersinter datang dalam gred daripada1.5 to 5.25 MGOe, manakala magnet tuang berkisar daripada5.0 to 9.0 MGOe. Magnet AlNiCo anisotropik menawarkan pilihan arah kemagnetan tersuai, memberikan fleksibiliti yang berharga.

Aloi Aluminium Nikel Kobalt mempamerkan suhu operasi maksimum yang tinggi dan rintangan kakisan yang luar biasa. Sesetengah gred Aluminium Nickel Cobalt boleh berfungsi pada suhu melebihi500°C. Magnet ini digunakan secara meluas dalam mikrofon, pembesar suara, pikap gitar elektrik, motor, tiub gelombang perjalanan, penderia Hall dan pelbagai aplikasi lain.

Akhir sekali, mari kita fahami magnet dengan kelebihan harga yang paling banyak, iaitu magnet ferit.

Magnet ferit, also known asmagnet seramik, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their Harga yang menjimatkan, rintangan kakisan yang berkesan, dan keupayaan untuk mengekalkan kestabilan pada suhu tinggi sehingga250 darjah C.

Manakala ciri magnetnya ialahnot as strong as those of NdFeB magnets, keberkesanan kos magnet ferit menjadikannya sangat sesuai untuklarge-scalePembuatan. Kelebihan kos ini berpunca daripada penggunaan bahan yang murah dan mudah didapati yang bersifat tidak strategik.

Magnet seramik boleh menjadi isotropik, menunjukkan sifat magnet seragam dalam semua arah, atau anisotropik, memaparkan kemagnetan sejajar dengan arah tegasan. Magnet seramik yang paling kuat boleh mencapai tenaga magnet sebanyak 3.8 MGOe, menjadikannya jenis magnet kekal yang paling lemah. Walaupun sifat magnetnya yang sederhana, ia menawarkan daya tahan yang unggul terhadap penyahmagnetan berbanding jenis magnet lain.

Magnet seramik mempamerkan alow magnetic energy produk dan memilikiexcellent corrosion resistance,Biasa digunakan bersama komponen keluli karbon rendah dan sesuai digunakan dalam persekitaran suhu sederhana.

Proses pembuatan magnet seramik melibatkan penekanan dan sintering, dengan penggunaan roda pengisar berlian yang disyorkan kerana sifatnya yang rapuh.

Secara umum, magnet seramik menawarkan keseimbangan antara kekuatan magnet dan kecekapan kos, dengan kerapuhannya diatasi oleh rintangan kakisan yang hebat. Ia tahan lama, tahan terhadap penyahmagnetan, dan pilihan kos efektif untuk pelbagai aplikasi seperti mainan, kraf dan motor.

Magnet nadir bumi dengan ketara meningkatkan pertimbangan berat atau saiz, manakala ferit lebih disukai untuk aplikasi yang tidak memerlukan ketumpatan tenaga yang tinggi, seperti tingkap kuasa, tempat duduk, suis, kipas, peniup dalam peralatan, beberapa alatan kuasa dan peralatan audio.