Några kunskaper om maglev som du kanske är intresserad av

Är du störd av att pendla långt? Även om vi kan ta tunnelbanan, köra bil och flyga, känns det som om det tar lång tid. Det finns dock en teknik som kan göra ett kvalitativt språng i vår pendlingstid, och det är magnetisk levitation. Du kanske tycker att magnetisk levitation bara finns i filmer eller tv-serier. Men i juli 2023! Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈) och andra från Korea Institute of Science and Technology bildade först ett team för att studera materialet. Ren blyapatit är en isolant, men enligt Sukbae Lee och andra är koppardoperad blyapatit som bildar LK-99 en superledande ämne, eller ett metall vid högre temperaturer. Även om det inte finns något bevisat material som vid normalt tryck kan leda till rumstemperatur, ger det oss också hopp! Låt oss se hur den här magiska LK-99 fungerar på magneten!

                     

 

Jag tror att ni också har sett att när magneten närmar sig materialet från botten, så står materialet upp på grund av avstöds. Efter att ha ändrat magnetpolerna står materialet fortfarande upp på grund av avstötning när det närmar sig materialet.

 

Denna "små svarta prick" fortsätter att falla eller resa sig när NdFeB-magneten närmar sig och flyttar sig bort. Både S-polen och N-polen är effektiva, det vill säga att repulsionen inte har något med magnetpolen att göra, vilket visar anti-magnetism.

 

Låt oss inte prata om om LK-99 verkligen är superledande. Den permanenta NdFeB-magneten kan få den att levitera.

 

På tal om permanentmagneter måste vi diskutera Tesla Model S.

 

Elon Musk är så djärv att när Tesla höll lanseringen av sin första sedan, Model S, så monterade de den inte ens. Chassit var baserat på Mercedes-Benz CLS, och aluminiumkarosseripanelerna och motorskyddet var klistrade på stålramen med neodymiumjärnbormagneter.

När Tesla tillverkade sina två första fullstorhetsmodeller använde de induktionsmotorer för att driva fordonet. Dessa motorer baserades på Nikola Teslas ursprungliga motordesign, en briljant design som föregick uppfinningen av sällsynta jordmagneter med nästan 100 år.

 

Induktionsmotorer genererar sin egen magnetism och driver rotorn genom elektricitet, och de fungerar utan någon form av permanenta magneter.

 

Induktionsmotordesignen är bra, men Tesla bytte till permanentmagnetmotorer för Model 3 2017 av goda skäl: Model 3 är en mindre bil, och den behöver en mindre motor men har fortfarande gott om kraft.

 

Så, med början på Model 3, Tesla använde neodymium järn bormotorer eftersom de är mer utrymmesbesparande, lättare, och kan generera mer kraft.

 

Användning av magneter i bilar: till exempel luftkonditionering, bromssystem, drivmotorer, oljetump osv.

Förutom att användas i bilar används magneter också i mobiltelefonhögtalare, hörlurar, vibrationsmotorer, elektromagneter, hårtorkar, fläktar, kylskåp, tvättmaskiner etc.

(andelen av magnetanvändningen)

Så, förutom permanenta magneter som NdFeB, vilka är de andra tre huvudtyperna av magneter? Hur går det till?

 

Låt oss ta en närmare titt!

 

Först, låt oss förstå den maximala magnetiska energi produkten av magneter

 

För närvarande finns det tre typer av magneter : permanenta magneter, tillfälliga magneter och elektromagneter.

Permanenta magneter ger ett magnetfält som är behållet även i närvaro av ett motsatts magnetfält. Elektriska motorer som använder permanentmagneter är effektivare än sådana som inte använder permanentmagneter. För närvarande innehåller alla kända starka magneter sällsynta jordämnen, som är viktiga komponenter för elbilar och vindkraftverk. Element som neodym och torium har blivit viktiga material på grund av ökad efterfrågan och begränsat utbud.

 

Permanenta magneter är unika i att de, när de väl har tillverkats, ger magnetflöde utan att behöva inmatning av energi , vilket innebär noll driftskostnader. Elektromagnetiska magneter däremot kräver en kontinuerlig ström för att generera ett magnetfält.

 

En viktig egenskap hos permanenta magneter är att de behåller sitt magnetfält även i närvaro av ett motstridiga yttre magnetfält. Om motsatt magnetfält är tillräckligt starkt kommer dock den permanenta magnetens inre magnetkärnor att justera sig mot motsatt magnetfält, vilket resulterar i demagnetisering.

 

Permanenta magneter fungerar i huvudsak som energilagringsutrustning. Energi injiceras under den inledande magnetiseringsprocessen, och om den tillverkas och hanteras på rätt sätt, kommer den att stanna kvar i magneten på obestämd tid. Till skillnad från ett batteri tar magneten aldrig slut på sin energi och kan användas. Detta beror på att magneter inte har någon nettoeffekt på sin omgivning. Istället använder de sin energi för att locka till sig eller stöta bort andra magnetiska föremål, vilket hjälper till med omvandlingen mellan elektrisk och mekanisk energi.

 

Energin i ett magnetfält är proportionell till produkten av B och H. När produkten av BH maximeras (betecknas som (BH) max) , den minsta volym av magnet som krävs för att producera ett givet magnetfält i ett visst hål. Ju högre (BH) max är, desto mindre volym av magnet krävs för att producera en given flödestäthet. (BH) max kan betraktas som den statiska magnetiska energin per volymenhet av magnetmaterialet. BH mäts i Mega-Gauss Oersteds (MGOe) eller kJ/mXNUMX.

 

I permanentmagnetindustrin är den maximala magnetiska energiprodukten den permanenta magnetens magnetiska energihalten och den vanligaste parametern för att karakterisera prestandan hos permanentmagneter.

 

Klassificering av permanenta magneter

Permanenta magneter kan delas in i fyra typer: neodymjärnbor (NdFeB) , samariumkobalt (SmCo) ,aluminiumnickelkobalt (AlNiCo) , och med en bredd av högst 150 mm, .

 

Låt oss börja med de mest kostnadseffektiva magneterna: Neodymiumjärnbormagneter

 

 

Neodiummagneter (NdFeB) är ett av de mest använda permanentmagnetmaterial i kommersiella tillämpningar, kända för sin produkt med hög magnetisk energi och magnetstyrka.

 

Neodiummagneter är de starkast och mest kontroversiell magneter. De tillhör kategorin sällsynta jordmagneter eftersom de består av element neodymium, järn och bor.

 

På grund av järninnehållet oxideras neodymiumjärnbormagneter lätt och har dålig korrosionsbeständighet och kräver ofta beläggningar som nickelbeläggning, epoxylbeläggning eller zinkbeläggning.

 

De är dock produkter med hög energi- 55 MGOe det är därför viktigt att man använder en sådan maskin för att kunna använda en mindre mängd hårddiskar, motorer och ljudutrustning.

 

Användningstemperaturområdet för neodymmagneter är 80°C till 200°C - Jag är inte rädd. Högkvalitativa neodymmaterial som kan användas över 120°C kan bli ganska dyrt.

 

Med tanke på kostnadseffektiviteten är neodymmagneter definitivt det första valet.

 

Kanske tänker ni att arbetstemperaturen på min magnet kommer att överstiga 200°C, så är det omöjligt att använda magneten i denna miljö? Detta problem kan lösas med hjälp av sanitära koboltmagneter.

 

 

Salmiumkobalt (SmCo) är ett högkvalitativt permanentmagnetmaterial som huvudsakligen tillverkas av kobolt och samarium, vilket gör det till det dyraste magnetmaterialet att tillverka. Den höga kostnaden beror främst på samariums stora koboltinnehåll och bräcklighet.

 

Dessa permanenta magneter är mycket korrosionsbeständiga och kan stå emot temperaturer upp till 350°c , och ibland till och med upp till 500 grader - Jag är inte rädd. Denna temperaturmotståndskraft ger dem en tydlig fördel jämfört med andra typer av permanenta magneter som är mindre toleranta mot värme. Liksom neodymmagneter behöver samariumkobaltmagneter också beläggningar för att förhindra korrosion.

 

Men nackdelen med denna magnetvariant är att den är mekaniskt svag. Salthalt Kobaltmagneter kan lätt bräckas och utveckla sprickor. I de fall där hög temperatur och korrosionsbeständighet är avgörande kan samariumkobaltmagneter dock vara det lämpligaste alternativet.

 

Neodymmagneter utmärker sig vid lägre temperaturer, medan sammoniumkobaltmagneter fungerar bäst vid högre temperaturer - Jag är inte rädd. Neodymmagneter är kända för att vara de mest kraftfulla permanenta magneterna vid rumstemperatur och upp till cirka 180 grader Celsius baserat på restmagnetisering (Br). Men deras styrka minskar avsevärt när temperaturen ökar. När temperaturen närmar sig 180 grader Celsius börjar sammoniumkobaltmagneter överträff Neodymmagneter i prestanda.

 

Sammoniumkobalt rankas som den mest det är det näst starkaste magnetiska materialet och har en exceptionell motståndskraft mot demagnetisering. - Jag är inte rädd. Det används ofta inom flygindustrin och andra sektorer där prestanda prioriteras framför kostnad.

 

Samariumkobaltmagneter, som utvecklades på 1970-talet, har en högre magnetisk styrka jämfört med keramiska och aluminium-nikkel-kobaltmagneter, men är inte lika magnetiska som neodymmagneter. Dessa magneter klassificeras huvudsakligen i två grupper utifrån deras energinivåer. Den första gruppen, känd som Sm1Co5 (1-5) , har ett energiproduktutbud som sträcker sig från 15 till 22 MGOe - Jag är inte rädd. Å andra sidan, den andra gruppen, Sm2Co17 (2-17) , omfattar ett energiintervall på 22-32 MGOe .

 

Både samariumkobalt- och neodymmagneter tillverkas av pulveriserade metaller. De komprimeras under påverkan av ett starkt magnetfält innan de sinteras.

 

Neodymmagneter är mycket känsliga för miljöfaktorer, medan samariumkobaltmagneter med sällsynta jordarter har en utmärkt korrosionsbeständighet. Samariumkobaltmagneter kan stå ut mot höga temperaturer utan att förlora sin magnetism, medan neodymmagneter bör användas försiktigt över rumstemperatur. Neodymmagneter är mer hållbara än samariumkobaltmagneter och kan enkelt bearbetas och integreras i magnetiska sammansättningar. Båda materialen kräver användning av diamantverktyg, EDM eller slipning under bearbetningsprocessen.

Låt oss nu lära oss om Alnico-magneter.

 

Magneter av aluminium, nickel och kobolt (AlNiCo) är konventionella permanentmagnetmaterial som huvudsakligen består av aluminium, nickel och kobolt. De är en av de tidigaste moderna kommersiella permanenta magneterna, uppfunna av T. Mishima det var en stor händelse i Japan i början av 1900-talet.

 

Trots deras anmärkningsvärda kvarvarande, leder deras relativt blygsamma hårdhet till en minskad magnetisk energiprodukt (BH) max jämfört med andra magnettyper. Gjutet alnikol har förmågan att formas till invecklade former, medan sinterat alnikol har något lägre magnetiska egenskaper men överlägsna mekaniska egenskaper på grund av sin fina kornstruktur, vilket resulterar i en enhetlig flödesfördelning och förbättrad mekanisk styrka.

 

Sintering av AlNiCo omfattar induktionssmältning, slipning till fina partiklar, pressning, sintering, testning, beläggning och magnetisering. Olika tillverkningssätt påverkar magneternas egenskaper, med sintering som förbättrar mekaniska egenskaper och gjutning som ökar energitätheten.

 

Sinterade AlNiCo-magneter finns i olika slag från 1,5 till 5,25 MGOe , medan gjutna magneter varierar från 5,0 till 9,0 MGOe - Jag är inte rädd. Anisotropa AlNiCo-magneter erbjuder anpassade magnetiseringsriktningsalternativ, vilket ger värdefull mångsidighet.

Aluminiumnikel-kobaltlegeringar har höga maximalteknologiska temperaturer och en exceptionell korrosionsbeständighet. Vissa aluminium-nikkel-kobalt-sorter kan fungera vid temperaturer som överstiger 500 °C. Dessa magneter används i stor utsträckning i mikrofoner, högtalare, elektriska gitarrpickuper, motorer, rörbara vågrör, Hall-sensorer och olika andra tillämpningar.

 

Slutligen, låt oss förstå magneten med den största prisfördelen, som är ferritmagnet.

Med en bredd av högst 150 mm , även känd som av metall , består av sinterat järnoxid tillsammans med material som bariumkarbonat eller strontiumkarbonat. Dessa magneter är kända för sin ekonomiskt pris, effektiv korrosionsbeständighet och förmåga att bibehålla stabilitet vid höga temperaturer upp till 250°C.

 

Medan deras magnetiska egenskaper är inte lika starka som NdFeB-magneter , är ferritmagneterna kostnadseffektiva och lämpliga för stort tillverkning. Denna kostnadsfördel beror på att det används billiga, lättillgängliga material som inte är strategiska.

 

 

Keramiska magneter kan vara isotropa, med enhetliga magnetiska egenskaper i alla riktningar, eller anisotropa, med magnetisering i linje med spänningsriktningen. De starkaste keramiska magneterna kan uppnå en magnetisk energi på 3,8 miljoner euro , vilket gör dem till den svagaste typen av permanentmagnet. Trots sina blygsamma magnetiska egenskaper erbjuder de överlägsen motståndskraft mot demagnetisering jämfört med andra magnettyper.

 

Keramiska magneter har en låg magnetisk energi produkt och besitta utmärkt korrosionsbeständighet, används ofta tillsammans med komponenter av kolfattigt stål och lämpar sig för användning i miljöer med måttlig temperatur.

 

Tillverkningsprocessen av keramiska magneter innebär pressning och sintering, och det rekommenderas att man använder diamantgrindare på grund av deras bräcklighet.

 

I allmänhet erbjuder keramiska magneter en balans mellan magnetisk styrka och kostnadseffektivitet, och deras spräcklighet motverkas av en utmärkt korrosionsbeständighet. De är hållbara, motståndskraftiga mot demagnetisering och ett kostnadseffektivt alternativ för olika tillämpningar som leksaker, hantverk och motorer.

 

Sällanjordmagneter förbättrar vikten eller storleken av vikten av mycket, medan ferrit är att föredra för applikationer som inte kräver hög energihalten, såsom elektriska fönster, säten, strömbrytare, fläktar, blåsare i apparater, vissa elektriska verktyg och ljudutrustning.