Litt kunnskap om maglev som du kan vera interessert i

Er du plaga av langferds-reise? Sjølv om vi kan nå målet ditt med undergrunnen, bilen og flyet, så følgjer det likevel som om det tok lang tid. Men det er ein teknikk som gjer at transportane våre ikkje treng meir tid, og det er magnetisk levitasjon. Kanskje trur du at magnetisk levitasjon berre finst i filmar eller TV-serier. Men det er juli 2023. Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈) og andre frå Korea Institute of Science and Technology danna først eit team for å studere materialet. Ren blyapatitt er ein isolator, men ifølge Sukbae Lee og andre er kopar-dopert blyapatitt som dannar LK-99 ein superleiar, eller eit metall ved høgare temperaturar. Sjølv om det ikkje finst eit stadfest overførbart materiale ved romtemperatur og normalt trykk, gjev det oss òg håp! Lat oss sjå korleis denne magiske LK-99en virkar på magneten!

                     

 

Eg trur du har sett at når magneten nærmar seg materiale frå botten, støyt det opp av motstand. Etter å ha skift magnetpole, står materialet framleis opp på grunn av avstøyting når det nærmar seg materialet.

 

Denne "små svarte prikken" held fram å falla eller reisa seg når NdFeB-magneten nærmar seg og bevegar seg bort. Både S-polen og N-polen er effektive, det vil seia at avstøytinga ikkje har noko med magnetpolen å gjera, og viser anti-magnetisme.

 

La oss snakka om LK-99: Den permanente magneten NdFeB får det til å flyta.

 

Når det gjeld permanent magnet, må me snakka om Tesla Model S.

 

Elon Musk er så frimodig at når Tesla lanserte den første bilen, Model S, gjekk dei ikkje ein augeblink forbi. Chassiet var basert på Mercedes-Benz CLS, og aluminiumkarosseripanela og motordekselet var klistra på stålrammen med neodymium jernbormagnetar.

Då Tesla laga sine to første store bilmodell brukte dei induksjonsmotorane til å drive biler. Desse motorane er basert på Nikola Tesla sin originale motordesign som var ein strålande måte å sjå det, og som går langt attende i tid, nesten 100 år etter at han fann ut sjeldne jordmagnetar.

 

Induksjonsmotorar genererer sin eigen magnetisme og driv rotoren gjennom elektrisitet, og dei opererer utan permanent magnet.

 

Induksjonsmotorn er god, men Tesla skifte til permanent magnetmotorn for Model 3 i 2017 av ein grunn: Model 3 er ei mindre bil, og det treng ein mindre motor, men den har likevel mykje kraft.

 

Så, med Model 3 brukte Tesla nyodym og jernbor-motorar fordi dei sparer meir plass, er lettare, og kan generere meir kraft.

 

Brukt av magnetar i bil: til dømes klimaanlegg, bremsesystem, drivmotorar, oljepumpar, osv.

Faktisk, i tillegg til å bli brukt i bilar, er magnetar òg mykje brukt i høyttalarar til mobiltelefonar, hodetelefonar, vibrasjonsmotorar, elektromagnetter, hårtorkar, viftar, kjøleskap, vaskemaskiner, osv.

(Andel av bruk av magnet)

For utan permanent magnet, som NdFeB, kva er dei tre hovudtypene til? Kva er produksjonsprosessen?

 

Lat oss ta ein kikk meir nøye!

 

Lat oss sjå kva som er den maksimale energien i magneta.

 

No er det tre typar magnetar : permanente magnetar, midlertidige magnetar og elektromagnetar.

Permanente magnetar produserer eit magnetfelt som blir oppretthaldt sjølv om det finst eit motstridende magnetfelt. Elektromotorar som brukar permanente magnetar er meir effektive enn dei som ikkje brukar slike. Alle kjende sterke magnetar inneheld sjeldne jordarter, som er nøkkelelement til elbilar og vindturbinar. Element som neodym og torium har vorte nøkkematerial på grunn av aukande etterspurnad og avgrensa tilbod.

 

Permanente magnetar er unike fordi dei når ein gong produsert, gir magnetisk flux utan å trengje energiinnput , som fører til null driftskostnader. I motsetning til dette krev elektromagnetiske magnetar ein kontinuerleg strøm for å generera eit magnetfelt.

 

Ein viktig eigenskap til permanente magnetar er at dei opprettholder magnetfeltet sitt sjølv om det er eit motstridende ytre magnetfelt. Men dersom styrken til det motsatte magnetfeltet er høgt nok, vil dei indre magnetkjernene til permanente magneten justera seg med det motsatte magnetfeltet, og det vil resultera i demagnetisering.

 

Permanente magnetar fungerer i hovudsak som energilagringsutstyr. Energi blir injicert under den første magnetiseringsprosessen, og om den blir laga og handsama på rett måte, vert den verande i magneten på ubestemt tid. I motsetnad til eit batteri, går energien i ein magnet aldri ut og vert alltid til for bruk. Dette er fordi magnetar ikkje har nokon netto effekt på omgivelsene sine. I staden brukar dei energien sin til å tiltrekke seg eller frama andre magnetiske objekt, og hjelper til med omdanninga mellom elektrisk og mekanisk energi.

 

Energien til eit magnetfelt er proporsjonal med produktet av B og H. Når produktet av BH er maksimert (teikna som (BH) maks) , er det minste volumet av magnet som krevst for å produsera eit gitt magnetfelt i eit gitt gap. Jo høgare (BH) max, jo mindre volum av magnet er nødvendig for å produsera ei viss fluksdensitet. (BH) max kan tenkast som den statiske magnetiske energien per volumenhet av magnetmaterialet. BH er målt i Mega-Gauss Oersteds (MGOe) eller kJ/mXNUMX.

 

I permanentmagnetindustrien er maksimalt magnetisk energiprodukt den magnetiske energi tettheten til permanentmagneten og er den mest brukte parameteren for å karakterisere ytinga til permanentmagnet.

 

Klassifisering av permanentmagnet

Permanente magnetar kan delas opp i fire typar: neodymj-jernbor (NdFeB) , samariumkobalt (SmCo) ,aluminiumnikkelkobalt (AlNiCo) , og med ein nettoverbinding på minst 0,25% av nettoverbindinga .

 

La oss byrje med dei mest kostnadseffektive magneta: Neodymium jernbormagnetar

 

 

Neodiummagnetar (NdFeB) er ein av dei mest brukte permanente magnetmateriala i kommersielle applikasjonar, kjend for sine produkt med høy magnetisk energi og magnetisk styrke.

 

Neodiummagnetar er dei sterkeste og mesteparten omstridd magnetar. Dei høyrer til kategorien sjeldne jordmagnetar fordi dei er samansett av neodym, jern og bor.

 

På grunn av jerninnhaldet er neodymium jernbormagnet lett oksidert og har dårleg korrosjonsmotstand, og krev ofte lagningar som nikkelplatering, epoksydlacking eller sinklapping.

 

Dei er likevel produkter med høy energi-tettleik (opp til 55 MGOe ) med høgt tålmodighet, og bruken av dei gjer det mogleg å ha mindre harddiskar, motorar og lydutstyr.

 

Arbeidstemperaturområdet til neodymmagnetar er 80°C til 200°C du kan ikkje. Hovudkvalitets neodymmateriale som kan arbeide over 120°C kan bli ganske dyrt.

 

Med tanke på kostnadseffektivitet er neodymmagnet definitivt det første valet.

 

Kanskje tenkjer du at magneten min har ein temperatur over 200 grader så det er ikkje mogleg å bruke magneten i dette miljøet? Dette problemet kan løysast med sanitære koboltmagnetar.

 

 

Salmium kobalt (SmCo) er eit førsteklasses permanent magnetmateriale som hovudsakleg er laga av kobolt og samarium, og som gjer det til det dyraste magnetmaterialet til å produsere. Den høge kostnaden er hovudsakleg på grunn av det betydelege koboltinnhaldet og den skrølege samariumsleiren.

 

Desse permanente magnetane er svært korrosionsbestande og kan tåle temperaturar på opptil 350°C , og til tider til og med opp til 500 grader du kan ikkje. Denne temperaturtrygge si gjer dei særleg fortreffelege mot andre typer permanente magnetar som er mindre tolerante mot varme. Akkurat som neodymmagnetar treng samariumkobaltmagnetar også ein belysing for å hindra korrosjon.

 

Ulempen med denne typen magnetar er likevel den lave mekaniske styrken. Salinitet Kobaltmagnetar kan lett bli sprø og utvikla sprekker. Likevel, i tilfelle der høgt temperatur og korrosjonsbestandigheit er viktig, kan samariumkobaltmagnetar vera det mest hensiktsfulle alternativet.

 

Neodymmagnetar utmerker seg i låge temperaturar, medan sammoniumkobaltmagnetar fungerer best ved høgare temperaturar du kan ikkje. Neodymimagnettar er kjende for å vera dei kraftigaste permanente magnetane ved romtemperatur og opp til omtrent 180 grader Celsius basert på restmagnetisering (Br). Styrken deira minkar likevel betydeleg når temperaturen aukar. Når temperaturen nærmar 180 grader Celsius, byrjar sammoniumkobalt-magnetar å overgå Neodymium magnetar i ytelse.

 

Sammonium kobalt er rangert som den det er det andre sterkaste magnetmaterialet og har ein framtredande motstand mot demagnetisering. du kan ikkje. Det vert vanlegvis nytta i luftfartsindustrien og andre sektorar som prioriterer ytelse over kostnad.

 

Samariumkobaltmagnetar, utvikla på 1970-talet, viser ei høgare magnetisk styrke samanlikna med keramiske og aluminium-nikkel-kobaltmagnetar, om enn dei er under den magnetismen som neodymiummagnetar tilbyr. Desse magnetane vert hovudsakleg klassifisert i to grupper basert på energinivået deira. Den fyrste gruppa, kjent som Sm1Co5 (1-5) , kan skryta av eit energiproduktutvalg som omfattar frå 15 til 22 MGOe du kan ikkje. Men den andre gruppa, Sm2Co17 (2-17) , omfattar eit energiområde på 22-32 MGOe .

 

Både samariumkobalt og neodymmagnet er laga av pulvermetaller. Dei vert komprimerte under innverknad av eit sterkt magnetfelt før dei blir sintert.

 

Neodymmagnetar er svært følsomme for miljøfaktorar, medan samariumkobalt sjeldne jordmagnetar har utmerkt korrosjonsmotstand. Samariumkobalt sjeldne jordmagnetar kan tåla høge temperaturar utan å mista magnetismen sin, medan neodymmagnetar bør brukast forsiktig over romtemperatur. Neodymmagnetar er meir holdbare enn samariumkobaltmagnetar og kan lett maskineres og innlemmas i magnetiske samlingar. Begge materiala krev bruk av diamantverktøy, EDM eller slipping under bearbeidingsprocessen.

Lat oss no læra om Alnico magnetar

 

Magnetar av aluminiumnikkelkobalt (AlNiCo) er konvensjonelle permanentmagnetmaterialer som hovudsakleg består av aluminium, nikkel og kobolt. Dei er ein av dei tidlegaste kommersielle permanentmagnetane i tidleg tid, og er oppfunne av T. Mishima i Japan på slutten av 1900-talet.

 

Trass i at dei er svært holdbare, fører den relativt småte seigheten til ein redusert magnetisk energiprodukt (BH) max samanlikna med andre magnettypar. Støytt AlNiCo har evne til å bli forma til kompliserte former, medan sintert AlNiCo viser litt mindre magnetiske eigenskapar, men overleg mekaniske eigenskapar på grunn av den fine kornstrukturen, som resulterer i ein ensartet fluksfordeling og forsterka mekanisk styrke.

 

Sintering av AlNiCo omfattar induktionssmelting, slipping til fine partiklar, pressing, sintering, prøving, belysing og magnetisering. Ulike produksjonsmetoder påverkar eigenskapane til magneten, med sintering som forbetrar mekaniske eigenskapar og støping som forsterkar energitetetthet.

 

Sintrerte AlNiCo-magnetar kjem i ulike karakterer: 1,5 til 5,25 MGOe , medan støypte magnetar varierer frå 5,0 til 9,0 MGOe du kan ikkje. Anisotrope AlNiCo-magnetar tilbyr tilpassade magnetiseringsretningsalternativ, som gjev verdifull allsidighet.

Aluminiumnikkelkobaltlegeringar har høge maksimal driftstemperaturar og ein eksepsjonell korrosjonsmotstand. Nokre aluminiumnikkelkobalt-grader kan fungere ved temperaturar som overgår 500°C. Desse magnetane vert mykje brukt i mikrofonar, høyttalarar, elektriske gitarpikar, motorar, reisende bølgjør, Hall-sensorar og ulike andre applikasjonar.

 

Lat oss til slutt forstå magneten med mest prisfordel, som er ferritmagnet.

Ferritmagneter , også kjent som magneter av keramikk , er samansett av sintert jernoksid saman med materiale som bariumkarbonat eller strontiumkarbonat. Desse magnetane er kjende for sine økonomisk prising, effektiv korrosionsmotstand og evne til å opprettholde stabilitet ved høge temperaturar opp til 250°C.

 

Dei magnetiske egenskapane deira er ikkje så sterk som NdFeB-magnetar , er ferritmagnetar så kostnadseffektive at dei er velegnet til å bli brukt i store-skala for produksjon. Denne kostnadseffektiviteten kjem frå bruken av billige, letttilgjengelege materialer som ikkje er strategiske.

 

 

Keramiske magnetar kan vera isotrope, som viser einaste magnetiske eigenskapar i alle retningar, eller anisotrope, som viser magnetisering i justering med spenningsrettinga. Dei sterkaste keramiske magnetane kan oppnå ein magnetisk energi på 3,8 MGOe , som gjer dei til den svakaste typen permanent magnet. Trass i dei små magnetegenskapane sine, tilbyr dei overleggande motstandskraft mot demagnetisering samanlikna med andre magnettypar.

 

Keramiske magnetar viser ei låg magnetisk energi produkt og ha utmerkt korrosjonsmotstånde, vanlegvis brukast saman med komponenter i kolstofftast stål og er egne til bruk i mellomtemperaturmiljø.

 

Produksjonsprosessen til keramiske magnetar inneber pressing og sintering, med tilrådande bruk av diamantmalingshjul på grunn av brekne karakter.

 

I det heile er det ein balanse mellom magnetstyrke og kostnadseffektivitet i keramiske magnetar, og brytelegheten deira blir motverka av ein utmerkt korrosjonsmotstand. Dei er slitstygge, motstandsdyktige mot demagnetisering, og ein kostnadseffektiv alternativ for ulike applikasjonar som leker, handverk og motorar.

 

Sjeldne jordmagnetar forbetrar vekt og storleiksutsyn betydeleg, medan feritter er foredragelege for applikasjonar som ikkje krev høg energifylde, som elektriske vindauge, seter, brytere, viftar, blåsar i apparat, nokre elektriske verktøy og lydutstyr.