Một số kiến thức về Maglev mà bạn có thể quan tâm

Có phải bạn bị phiền bởi thời gian đi lại đường dài? mặc dù chúng ta có thể đến đích bằng tàu điện ngầm, lái xe và bay, nhưng vẫn cảm thấy như mất nhiều thời gian. tuy nhiên, có một công nghệ có thể tạo ra một bước nhảy vọt về chất lượng trong thời gian đi lại của chúng ta, đó là bay từ tính. có lẽ

                     

 

Tôi tin rằng bạn cũng đã thấy rằng khi nam châm tiếp cận vật liệu từ dưới, vật liệu đứng lên do bị đẩy. Sau khi thay đổi các cực từ tính, vật liệu vẫn đứng dậy do bị đẩy khi tiếp cận vật liệu.

 

"Điểm đen nhỏ" này tiếp tục rơi hoặc đứng lên khi nam châm NdFeB tiến gần và đi xa. Cả cực S và cực N đều có hiệu quả, nghĩa là, sự đẩy lùi không liên quan gì đến cực từ, cho thấy chống từ.

 

Đừng nói về việc LK-99 có thực sự siêu dẫn hay không. Nam châm vĩnh cửu NdFeB có thể làm cho nó bay lên.

 

Nói đến nam châm vĩnh cửu NdFeB, chúng ta phải thảo luận về Tesla Model S.

 

Elon Musk táo bạo đến nỗi khi Tesla tổ chức sự kiện ra mắt chiếc sedan đầu tiên của họ, Model S, họ thậm chí còn không lắp ráp nó. Các khung gầm được dựa trên Mercedes-Benz CLS, và các tấm thân nhôm và nắp động cơ được dán vào khung thép bằng nam châm bor sắt neodymium.

Khi Tesla tạo ra hai mẫu xe cỡ lớn đầu tiên, họ sử dụng động cơ cảm ứng để cung cấp năng lượng cho xe. Những động cơ này dựa trên thiết kế động cơ ban đầu của Nikola Tesla, một thiết kế xuất sắc trước khi phát minh ra nam châm đất hiếm gần 100 năm.

 

Các động cơ cảm ứng tạo ra từ tính của riêng chúng và thúc đẩy rotor thông qua điện, và chúng hoạt động mà không cần bất kỳ loại nam châm vĩnh viễn nào.

 

Thiết kế động cơ cảm ứng là tốt, nhưng Tesla đã chuyển sang động cơ nam châm vĩnh cửu cho Model 3 vào năm 2017 với lý do chính đáng: Model 3 là một chiếc xe nhỏ hơn, và nó cần một động cơ nhỏ hơn nhưng vẫn có nhiều sức mạnh.

 

Vì vậy, bắt đầu với Model 3, Tesla sử dụng động cơ neodymium iron boron vì chúng tiết kiệm không gian hơn, nhẹ hơn, và có thể tạo ra nhiều lực hơn.

 

Sử dụng nam châm trong xe hơi: chẳng hạn như điều hòa không khí, hệ thống phanh, động cơ truyền động, bơm dầu, vv.

Trong thực tế, ngoài việc được sử dụng trong ô tô, nam châm cũng được sử dụng rộng rãi trong loa điện thoại di động, tai nghe, động cơ rung, nam châm điện tử, máy sấy tóc, quạt, tủ lạnh, máy giặt, vv.

(Tỷ lệ sử dụng nam châm)

Ngoài nam châm vĩnh viễn như NdFeB, còn ba loại nam châm chính khác là gì? Quá trình sản xuất là gì?

 

Hãy xem kỹ hơn!

 

Đầu tiên, hãy hiểu sản phẩm năng lượng từ tính tối đa của nam châm

 

Hiện nay, có ba loại nam châm : nam châm vĩnh viễn, nam châm tạm thời và nam châm điện.

Nam châm vĩnh viễn tạo ra một từ trường duy trì ngay cả khi có một từ trường đối lập. Các động cơ điện sử dụng nam châm vĩnh cửu hiệu quả hơn những động cơ không sử dụng nam châm vĩnh cửu. Hiện nay, tất cả các nam châm mạnh được biết đến đều chứa các nguyên tố đất hiếm, là các thành phần chính cho xe điện và tuabin gió. Các nguyên tố như neodymium và thorium đã trở thành vật liệu chính do nhu cầu ngày càng tăng và nguồn cung hạn chế.

 

Nam châm vĩnh viễn là duy nhất trong một lần sản xuất, chúng cung cấp luồng từ tính mà không cần năng lượng đầu vào , dẫn đến không có chi phí hoạt động. Ngược lại, nam châm điện từ đòi hỏi một dòng điện liên tục để tạo ra một từ trường.

 

Một thuộc tính quan trọng của nam châm vĩnh cửu là chúng duy trì từ trường ngay cả khi có một từ trường bên ngoài đối lập. Tuy nhiên, nếu cường độ của từ trường đối lập đủ cao, các hạt nhân từ tính bên trong của nam châm vĩnh cửu sẽ thẳng hàng với từ trường đối lập, dẫn đến phi từ tính.

 

Nam châm vĩnh viễn chủ yếu hoạt động như các thiết bị lưu trữ năng lượng. Năng lượng được tiêm trong quá trình từ tính hóa ban đầu, và nếu được chế tạo và xử lý đúng cách, nó sẽ ở lại trong nam châm vô thời hạn. Không giống như pin, năng lượng trong nam châm không bao giờ hết và vẫn có sẵn để sử dụng. Điều này là do nam châm không có tác động trực tiếp đến môi trường xung quanh. Thay vào đó, chúng sử dụng năng lượng của chúng để thu hút hoặc đẩy lùi các vật thể từ tính khác, giúp chuyển đổi giữa năng lượng điện và cơ học.

 

Năng lượng của một trường từ là tỷ lệ thuận với sản phẩm của B và H. Khi sản phẩm của BH được tối đa hóa (được biểu thị như (BH) tối đa , khối lượng tối thiểu của nam châm cần thiết để tạo ra một trường từ nhất định trong một khoảng trống nhất định. Càng cao (BH) max, khối lượng nam châm càng nhỏ để tạo ra mật độ luồng nhất định. (BH) max có thể được coi là năng lượng từ tĩnh trên khối lượng đơn vị của vật liệu từ. BH được đo bằng Mega-Gauss Oersteds (MGOe) hoặc kJ/mXNUMX.

 

Trong ngành công nghiệp nam châm vĩnh cửu, sản phẩm năng lượng nam châm tối đa đại diện cho mật độ năng lượng nam châm của nam châm vĩnh cửu và là tham số thường được sử dụng nhất để mô tả hiệu suất của nam châm vĩnh cửu.

 

Phân loại nam châm vĩnh viễn

Nam châm vĩnh viễn có thể được chia thành bốn loại: bor sắt neodimi (NdFeB) , samarium Cobalt (SmCo) ,nhôm niken coban (AlNiCo) , và nam châm gốm hoặc ferrite .

 

Hãy bắt đầu với nam châm có chi phí hiệu quả nhất: Nam châm boron sắt neodymium

 

 

Nam châm Neodium (NdFeB) là một trong những vật liệu nam châm vĩnh cửu được sử dụng rộng rãi nhất trong các ứng dụng thương mại, được biết đến với tính chất sản phẩm năng lượng từ cao và lực từ tính.

 

Nam châm neodium là mạnh nhất và hầu hết gây tranh cãi nam châm. Chúng thuộc loại nam châm đất hiếm vì chúng được tạo thành từ các nguyên tố neodymium, sắt và boron.

 

Do hàm lượng sắt, nam châm bor sắt neodymium dễ bị oxy hóa và có khả năng chống ăn mòn kém, và thường yêu cầu lớp phủ như mạ niken, lớp phủ epoxy hoặc lớp phủ kẽm.

 

Tuy nhiên, chúng là các sản phẩm có mật độ năng lượng cao (lên đến 55 MGOe ) với độ bền cao, và sử dụng chúng cho phép ổ đĩa cứng, động cơ và thiết bị âm thanh có kích thước nhỏ hơn.

 

Phạm vi nhiệt độ hoạt động của nam châm neodymium là 80°C đến 200°C - Không. Tuy nhiên, các vật liệu neodymium chất lượng cao có thể hoạt động trên 120°C có thể trở nên khá đắt tiền.

 

Xem xét hiệu quả chi phí, nam châm neodymium chắc chắn là sự lựa chọn đầu tiên.

 

Có lẽ bạn đang nghĩ rằng nhiệt độ hoạt động của nam châm của tôi sẽ vượt quá 200 ° C, vì vậy nó là không thể sử dụng nam châm trong môi trường này? Vấn đề này có thể được giải quyết bằng nam châm cobalt vệ sinh.

 

 

Salmium Cobalt (SmCo) là một vật liệu nam châm vĩnh cửu cao cấp được làm chủ yếu từ cobalt và samarium, làm cho nó trở thành vật liệu nam châm đắt tiền nhất để sản xuất. Chi phí cao của nó chủ yếu là do hàm lượng cobalt đáng kể và độ mong manh của hợp kim samarium.

 

Những nam châm vĩnh viễn này có khả năng chống ăn mòn cao và có thể chịu được nhiệt độ lên đến 350°c , và đôi khi thậm chí còn lên đến 500 độ - Không. Độ bền nhiệt độ này mang lại cho chúng một lợi thế rõ ràng so với các loại nam châm vĩnh viễn khác ít chịu nhiệt hơn. Giống như nam châm neodymium, nam châm samarium cobalt cũng cần lớp phủ để ngăn ngừa ăn mòn.

 

Tuy nhiên, nhược điểm của loại nam châm này là sức mạnh cơ học thấp. Độ mặn Magnet Cobalt có thể dễ dàng trở nên mong manh và phát triển nứt. Tuy nhiên, trong trường hợp nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn là điều cần thiết, nam châm samarium cobalt có thể là lựa chọn thích hợp nhất.

 

Nam châm Neodymium xuất sắc ở nhiệt độ thấp hơn, trong khi Nam châm Sammonium Cobalt hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ cao hơn - Không. Nam châm neodymium được biết đến là nam châm vĩnh cửu mạnh nhất ở nhiệt độ phòng và lên đến khoảng 180 độ C dựa trên từ hóa dư thừa (Br). Tuy nhiên, sức mạnh của chúng giảm đáng kể khi nhiệt độ tăng lên. Khi nhiệt độ gần 180 độ C, Nam châm Cobalt bắt đầu vượt quá Nam châm neodymium hoạt động tốt.

 

Sammonium Cobalt xếp hạng là vật liệu từ tính mạnh thứ hai và tự hào có khả năng chống lại loại bỏ từ tính - Không. Nó thường được sử dụng trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác ưu tiên hiệu suất hơn chi phí.

 

Nam châm samarium cobalt, được phát triển vào những năm 1970, thể hiện sức mạnh từ cao hơn so với nam châm gốm và nam châm nhôm-nickel-cobalt, mặc dù không đạt được từ tính được cung cấp bởi nam châm neodymium. Những nam châm này chủ yếu được phân loại thành hai nhóm dựa trên mức năng lượng của chúng. Nhóm đầu tiên, được gọi là Sm1Co5 (1-5) , tự hào có một loạt các sản phẩm năng lượng trải dài từ 15 đến 22 MGOe - Không. Mặt khác, nhóm thứ hai, Sm2Co17 (2-17) , bao gồm một phạm vi năng lượng 22-32 MGOe .

 

Cả nam châm samarium cobalt và neodymium đều được chế tạo từ kim loại bột. Chúng được nén dưới ảnh hưởng của một từ trường mạnh trước khi trải qua quá trình ngâm.

 

Nam châm neodymium rất nhạy cảm với các yếu tố môi trường, trong khi nam châm samarium cobalt đất hiếm có thể hiện khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Nam châm samarium cobalt đất hiếm có thể chịu được nhiệt độ cao mà không mất từ tính của chúng, trong khi nam châm neodymium nên được sử dụng cẩn thận trên nhiệt độ phòng. Nam châm neodymium bền hơn so với nam châm samarium cobalt và có thể dễ dàng được gia công và kết hợp vào các bộ máy từ tính. Cả hai vật liệu đều yêu cầu sử dụng công cụ kim cương, EDM hoặc mài trong quá trình gia công.

Tiếp theo chúng ta hãy tìm hiểu về nam châm Alnico

 

Nam châm nhôm Nickel Cobalt (AlNiCo) là vật liệu từ tính vĩnh cửu thông thường bao gồm chủ yếu là nhôm, niken và coban. Chúng là một trong những nam châm vĩnh viễn thương mại đương đại sớm nhất, đổi mới bởi T. Mishima ở Nhật Bản trong đầu thế kỷ 20.

 

Mặc dù sự tồn tại đáng chú ý của chúng, độ dẻo dai tương đối khiêm tốn của chúng dẫn đến giảm sản phẩm năng lượng từ tính (BH) max khi so sánh với các loại nam châm khác. AlNiCo đúc có khả năng được hình thành thành các hình dạng phức tạp, trong khi AlNiCo ngâm có tính từ tính ít hơn một chút nhưng có tính chất cơ học vượt trội do cấu trúc hạt mịn của nó, dẫn đến sự phân bố luồng đồng đều và tăng cường sức mạnh cơ học.

 

Sintering AlNiCo bao gồm nấu chảy cảm ứng, nghiền thành các hạt mịn, ép, sintering, thử nghiệm, lớp phủ và từ hóa. Các phương pháp sản xuất khác nhau ảnh hưởng đến tính chất nam châm, với việc ngâm tăng tính chất cơ học và đúc tăng mật độ năng lượng.

 

Nam châm AlNiCo ngâm có các loại từ 1,5 đến 5,25 MGOe , trong khi nam châm đúc dao động từ 5,0 đến 9,0 MGOe - Không. Nam châm Anisotropic AlNiCo cung cấp các tùy chọn hướng từ tính tùy chỉnh, cung cấp tính linh hoạt có giá trị.

Hợp kim nhôm Nickel Cobalt thể hiện nhiệt độ hoạt động tối đa cao và khả năng chống ăn mòn đặc biệt. Một số loại nhôm Nickel Cobalt có thể hoạt động ở nhiệt độ vượt quá 500°C. Những nam châm này được sử dụng rộng rãi trong micrô, loa, máy nghe nhạc guitar điện, động cơ, ống sóng di chuyển, cảm biến Hall và các ứng dụng khác nhau.

 

Cuối cùng, hãy hiểu nam châm có lợi thế giá cao nhất, đó là nam châm ferrite.

Nam châm ferrite , còn được gọi là nam châm gốm , được tạo thành từ oxit sắt ngưng tụ cùng với các vật liệu như barium carbonate hoặc strontium carbonate. Những nam châm này được công nhận cho giá cả kinh tế, khả năng chống ăn mòn hiệu quả và khả năng duy trì sự ổn định ở nhiệt độ cao lên đến 250°C.

 

Trong khi đặc điểm từ tính của chúng là không mạnh như nam châm NdFeB , hiệu quả chi phí của nam châm ferrite làm cho chúng phù hợp với quy mô lớn sản xuất. Lợi thế chi phí này xuất phát từ việc sử dụng các vật liệu rẻ tiền, sẵn có mà không có tính chiến lược.

 

 

Nam châm gốm có thể là đồng cực, hiển thị các tính chất từ tính đồng nhất theo mọi hướng, hoặc anisotropic, hiển thị từ tính theo chiều hướng căng thẳng. Các nam châm gốm mạnh nhất có thể đạt được năng lượng từ tính 3.8 MGOe , làm cho chúng trở thành loại nam châm vĩnh cửu yếu nhất. Mặc dù có tính từ tính khiêm tốn, chúng cung cấp khả năng phục hồi cao hơn so với loại nam châm khác.

 

Nam châm gốm thể hiện một năng lượng từ tính thấp sản phẩm và sở hữu kháng ăn mòn tuyệt vời, thường được sử dụng cùng với các thành phần thép carbon thấp và phù hợp để sử dụng trong môi trường nhiệt độ vừa phải.

 

Quá trình sản xuất nam châm gốm bao gồm ép và ngâm, với việc sử dụng bánh nghiền kim cương được khuyến cáo do bản chất dễ vỡ của chúng.

 

Nói chung, nam châm gốm cung cấp sự cân bằng giữa sức mạnh từ tính và hiệu quả chi phí, với độ mong manh của chúng được chống lại bởi khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Chúng bền, chống lại việc phi từ tính hóa và là một lựa chọn hiệu quả về chi phí cho các ứng dụng khác nhau như đồ chơi, thủ công và động cơ.

 

Nam châm đất hiếm làm tăng đáng kể cân nhắc trọng lượng hoặc kích thước, trong khi ferrit được ưa thích cho các ứng dụng không yêu cầu mật độ năng lượng cao, chẳng hạn như cửa sổ điện, ghế, công tắc, quạt, máy thổi trong thiết bị, một số công cụ điện và thiết bị âm thanh.