Stör du dig på långväga pendlingstid? Även om vi kan nå din destination genom att ta tunnelbanan, köra bil och flyga, känns det ändå som att det tar lång tid. Det finns dock en teknik som kan göra ett kvalitativt språng i vår pendlingstid, och det är magnetisk levitation. Kanske känner du att magnetisk levitation bara finns i filmer eller tv-dramer. 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 isolator, men enligt Sukbae Lee med flera är koppardopad blyapatit som bildar LK-99 en supraledare, eller en metall vid högre temperaturer. Även om det inte finns något bekräftat supraledande material vid rumstemperatur vid normalt tryck, ger det oss också hopp! Låt oss se hur denna magiska LK-99 presterar på magneten!

Jag tror att du också har sett att när magneten närmar sig materialet underifrån, reser sig materialet upp på grund av repulsion. Efter att ha bytt magnetiska poler står materialet fortfarande upp på grund av avstötning när man närmar sig materialet.

Denna "lilla svarta prick" fortsätter att falla eller stå upp när NdFeB-magneten närmar sig och rör sig bort. Både S-polen och N-polen är effektiva, det vill säga repulsion har inget att göra med den magnetiska polen, vilket visar antimagnetism.

Låt oss inte prata om huruvida LK-99 verkligen är supraledande. NdFeB-permanentmagneten kan få den att sväva.

På tal om NdFeB permanentmagneter måste vi diskutera Tesla Model S.

Elon Musk är så djärv att när Tesla höll lanseringseventet för sin första sedan, Model S, monterade de den inte ens. Chassit baserades på Mercedes-Benz CLS, och karosspanelerna i aluminium och motorhuven limmades fast på stålramen med neodymjärnbormagneter.

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

Induktionsmotorer genererar sin egen magnetism och driver rotorn genom elektricitet, och de fungerar utan någon typ av permanentmagneter.

Induktionsmotorns design 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 från och med Model 3 använde Tesla neodymjärnbormotorer eftersom de är mer utrymmesbesparande, lättare och kan generera mer kraft.

Användning av magneter i bilar: såsom luftkonditionering, bromssystem, drivmotorer, oljepumpar etc.

Faktum är att magneter, förutom att användas i bilar, också används i stor utsträckning i mobiltelefonhögtalare, hörlurar, vibrationsmotorer, elektromagneter, hårtorkar, fläktar, kylskåp, tvättmaskiner, etc.

(Andel av magnetanvändningen)

Så, förutom permanentmagneter som NdFeB, vilka är de andra tre huvudtyperna av magneter? Hur ser produktionsprocessen ut?

Låt oss ta en närmare titt!

Låt oss först förstå den maximala magnetiska energiprodukten av magneter

För närvarande finns det tre typer av magneter: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.

Permanentmagneter producerar ett magnetfält som bibehålls även i närvaro av ett motsatt magnetfält. Elmotorer som använder permanentmagneter är effektivare än de som inte gör det. För närvarande innehåller alla kända starka magneter sällsynta jordartsmetaller, som är nyckelkomponenter för elfordon och vindkraftverk. Grundämnen som neodym och torium har blivit viktiga material på grund av växande efterfrågan och begränsad tillgång.

Permanentmagneter är unika genom att när de väl har producerats ger de magnetiskt flöde utanenergy input, vilket resulterar i noll driftskostnader. Däremot kräver elektromagnetiska magneter en kontinuerlig ström för att generera ett magnetfält.

En viktig egenskap hos permanentmagneter är att de bibehåller sitt magnetfält även i närvaro av ett motsatt externt magnetfält. Men om styrkan hos det motsatta magnetfältet är tillräckligt hög kommer de inre magnetkärnorna i permanentmagneten att rikta in sig mot det motsatta magnetfältet, vilket resulterar i avmagnetisering.

Permanentmagneter fungerar i huvudsak som energilagringsenheter. Energi injiceras under den initiala 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 energin i en magnet aldrig slut och förblir tillgänglig för användning. Detta beror på att magneter inte har någon nettoeffekt på sin omgivning. Istället använder de sin energi för att attrahera eller stöta bort andra magnetiska föremål, vilket hjälper till med omvandlingen mellan elektrisk och mekanisk energi.

Energin i ett magnetfält är proportionell mot produkten av B och H. När produkten av BH är maximerad (betecknad som (BH)max)krävs den minsta volymen av magneten för att producera ett givet magnetfält i ett givet gap. Ju högre (BH)max, desto mindre volym av magnet krävs för att producera en given flödesdensitet. (BH) max kan ses som den statiska magnetiska energin per volymenhet av magnetmaterialet. BH mäts iMega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.

Inom permanentmagnetindustrin representerar den maximala magnetiska energiprodukten permanentmagnetens energitäthet och är den mest använda parametern för att karakterisera permanentmagneters prestanda.

Klassificering av permanentmagneter

Permanentmagneter kan delas in i fyra typer:neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)ochceramic or ferrite magnets.

Låt oss börja med de mest kostnadseffektiva magneterna:Neodymium Iron Boron Magnets

Jodmagneter (NdFeB) är ett av de mest använda permanentmagnetmaterialen i kommersiella applikationer, kända för sinahigh magnetic energy productochmagnetic strength.

Jodmagneter är denstrongestoch de flestacontroversialMagneter. De tillhör kategorin sällsynta jordartsmagneter eftersom de består av neodym, järn och borelement.

På grund av järninnehållet oxideras neodymjärnbormagneter lätt och har dålig korrosionsbeständighet och kräver ofta beläggningar som nickelplätering, epoxibeläggning eller zinkbeläggning.

De är dock produkter med hög energitäthet (upp till55 MGOe) med hög seghet, och genom att använda dem kan hårddiskar, motorer och ljudutrustning i mindre storlek.

Driftstemperaturområdet för neodymmagneter är80°C to 200°C. Högkvalitativa neodymmaterial som kan fungera över120°Ckan bli ganska dyrt.

Med tanke på kostnadseffektiviteten är neodymmagneter definitivt det första valet.

Kanske tänker du 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 sanitära koboltmagneter.

Salmium Kobolt (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.

Dessa permanentmagneter är mycket korrosionsbeständiga och kan tåla temperaturer på upp till350°C, och ibland till och med upp till500 degrees. Denna temperaturtålighet ger dem en klar fördel jämfört med andra typer av permanentmagneter som är mindre toleranta mot värme. Precis som neodymmagneter behöver samariumkoboltmagneter också beläggningar för att förhindra korrosion.

Nackdelen med denna magnetvariant är dock dess låga mekaniska hållfasthet. Salthalt Koboltmagneter kan lätt bli spröda och utveckla sprickor. Icke desto mindre, i fall där hög temperatur och korrosionsbeständighet är avgörande, kan samariumkoboltmagneter vara det lämpligaste alternativet.

Neodymmagneter utmärker sig vid lägre temperaturer, medan Sammonium koboltmagneter presterar bäst vidhigher temperatures. Neodymmagneter är kända för att vara de mest kraftfulla permanentmagneterna vid rumstemperatur och upp till cirka 180 grader Celsius baserat på remanent magnetisering (Br). Deras styrka minskar dock avsevärt när temperaturen ökar. När temperaturen närmar sig 180 grader Celsius börjar Sammonium koboltmagneter attsurpassNeodymmagneter i prestanda.

Sammonium Cobalt rankas som den second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. Det används ofta inom flygindustrin och andra sektorer och prioriterar prestanda framför kostnad.

Samarium-koboltmagneter, som utvecklades på 1970-talet, uppvisar en högre magnetisk styrka jämfört med keramiska och aluminium-nickel-koboltmagneter, även om de inte når upp till den magnetism som neodymmagneter erbjuder. Dessa magneter klassificeras huvudsakligen i två grupper baserat på deras energinivåer. Den första gruppen, känd somSm1Co5 (1-5), har ett sortiment av energiprodukter som sträcker sig från15 to 22 MGOe. Å andra sidan är den andra gruppen, Sm2Co17 (2-17), omfattar ett energiintervall på22-32 MGOe.

Både samarium-, kobolt- och neodymmagneter är tillverkade av pulverformiga metaller. De komprimeras under påverkan av ett potent magnetfält innan de genomgår en sintringsprocess.

Neodymmagneter är mycket känsliga för miljöfaktorer, medan sällsynta jordartsmagneter av samariumkobolt uppvisar utmärkt korrosionsbeständighet. Samariumkobolt sällsynta jordartsmetallmagneter kan uthärda höga temperaturer utan att förlora sin magnetism, medan neodymmagneter bör användas med försiktighet över rumstemperatur. Neodymmagneter är mer hållbara jämfört med samariumkoboltmagneter och kan enkelt bearbetas och införlivas i magnetiska sammansättningar. Båda materialen kräver användning av diamantverktyg, EDM eller slipning under bearbetningsprocessen.

Låt oss nu lära oss mer om Alnico-magneter

Aluminium Nickel Kobolt Magneter (AlNiCo) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of aluminium, nickel och kobolt.They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by T. Mishimain Japan during the early 20th century.

Trots deras anmärkningsvärda remanens leder deras relativt blygsamma seghet till en minskad magnetisk energiprodukt (BH) max jämfört med andra magnettyper. Gjuten AlNiCo har förmågan att formas till intrikata former, medan sintrad AlNiCo uppvisar något mindre magnetiska egenskaper men överlägsna mekaniska egenskaper på grund av sin finkorniga struktur, vilket resulterar i en jämn flödesfördelning och förbättrad mekanisk hållfasthet.

Sintring AlNiCo omfattar induktionssmältning, malning till fina partiklar, pressning, sintring, testning, beläggning och magnetisering. Olika tillverkningsmetoder påverkar magnetens egenskaper, med sintring som förbättrar de mekaniska egenskaperna och gjutning som ökar energitätheten.

Sintrade AlNiCo-magneter finns i kvaliteter som sträcker sig från1.5 to 5.25 MGOe, medan gjutna magneter sträcker sig från5.0 to 9.0 MGOe. Anisotropa AlNiCo-magneter erbjuder anpassade alternativ för magnetiseringsriktning, vilket ger värdefull mångsidighet.

Aluminium Nickel Koboltlegeringar uppvisar höga maximala driftstemperaturer och exceptionell korrosionsbeständighet. Vissa aluminium-nickel-koboltkvaliteter kan fungera vid temperaturer som överstiger500°C. Dessa magneter används i stor utsträckning i mikrofoner, högtalare, elgitarrpickuper, motorer, resande vågrör, Hall-sensorer och olika andra applikationer.

Slutligen, låt oss förstå magneten med störst prisfördel, vilket är ferritmagnet.

Ferritmagneter, also known asKeramiska magneter, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their ekonomisk prissättning, effektiv korrosionsbeständighet och förmåga att bibehålla stabilitet vid höga temperaturer upp till250°C.

Även om deras magnetiska egenskaper ärnot as strong as those of NdFeB magnetsgör ferritmagneternas kostnadseffektivitet dem väl lämpade förlarge-scaletillverkning. Denna kostnadsfördel härrör från användningen av billiga, lättillgängliga material som inte är strategiska till sin natur.

Keramiska magneter kan vara isotropa, som visar enhetliga magnetiska egenskaper i alla riktningar, eller anisotropa, som visar magnetisering i linje med spänningsriktningen. De mest potenta keramiska magneterna kan uppnå en magnetisk energi på 3.8 MGOe, vilket gör dem till den svagaste typen av permanentmagnet. Trots sina blygsamma magnetiska egenskaper erbjuder de överlägsen motståndskraft mot avmagnetisering jämfört med andra magnettyper.

Keramiska magneter uppvisar enlow magnetic energy produkt och besittaexcellent corrosion resistance,Används ofta tillsammans med stålkomponenter med låg kolhalt och är lämplig för användning i miljöer med måttliga temperaturer.

Tillverkningsprocessen för keramiska magneter involverar pressning och sintring, med rekommenderad användning av diamantslipskivor på grund av deras spröda natur.

I allmänhet erbjuder keramiska magneter en balans mellan magnetisk styrka och kostnadseffektivitet, där deras sprödhet motverkas av utmärkt korrosionsbeständighet. De är hållbara, resistenta mot avmagnetisering och ett kostnadseffektivt alternativ för olika applikationer som leksaker, hantverk och motorer.

Sällsynta jordartsmagneter förbättrar avsevärt vikt- eller storleksöverväganden, medan ferriter är att föredra för applikationer som inte kräver hög energitäthet, såsom elfönsterhissar, säten, strömbrytare, fläktar, fläktar i apparater, vissa elverktyg och ljudutrustning.