Yüksek performanslı mıknatısların üretim teknolojisi

Yüksek performanslı mıknatısların geliştirilmesi

Yaygın olarak kullanılan ilk nadir toprak manyetik malzemesi Kobalt'tır (S-Co).Alaşıma praseodim (Pr) eklenmesi de dahil olmak üzere alaşım teknolojisinin kullanılması, nadir toprak mıknatıslarının manyetik enerjisini daha da artırabilir, ancak nadir toprak malzemeleri nadir malzemeler olduğundan fiyat hala nispeten yüksektir.

Fiyat problemini çözmek için kobalt mıknatısların performansını artırmaya yönelik iki yönde araştırma çalışmaları geliştirildi, bu da aslında kullanılan manyetik malzemeleri azaltıyor.Ayrıca alaşımın bileşimi kobalt tüketimini azaltacak şekilde ayarlanır.Pahalı kobalt kullanmayan nadir toprak manyetik malzemeleri üzerine araştırma.Bu, 1980'lerin başında doğan neodimyum demir bordur (NdFeB).Bu malzemede demir, bileşimin yaklaşık üçte ikisini oluşturur ve bor yalnızca küçük bir oranda oluşturur.Bu sayede başlangıçta neodim demir bor alaşımının fiyatı kobalta göre daha düşüktü ve neodimyumun fiyatı düştükçe neodimyum demir bor mıknatısların fiyatı da düştü.Ayrıca NdFeB, Shan kobaltından daha yüksek manyetik enerjiye sahiptir ve daha az malzeme tüketir.

Yüksek performanslı mıknatıslara talep

Yüksek performanslı mıknatıslar şu anda birçok durumda kullanılmaktadır, örneğin: sıkıştırma kuvvetinin arttırılması, contanın sızdırmazlık performansının iyileştirilmesi ve malzemelerin manyetik olarak ayrılması.Pille çalışan elektrikli aletlerin çıktılarının artmasıyla birlikte küçük hacimli ve yüksek manyetik enerjiye sahip malzemeler daha da önem kazanmıştır.Birçok motor türü bundan faydalanmıştır veya faydalanacaktır. yüksek performanslı kalıcı mıknatıs teknoloji.DC motorlar, sargı uyarımı veya kalıcı mıknatıs biçimini benimseyebilir.Günümüzde genel endüstriyel DC motorlar arasında sabit mıknatıslı motorlar artık kesirli beygir gücü aralığıyla sınırlı olmayıp, çeşitli hız ve koruma biçimleriyle 6 beygir gücüne kadar genişletilmiştir.

1970'lerin ortalarına gelindiğinde, DC servo motorları kullanan yüksek hassasiyetli konumlandırma sürücüleri birçok durumda hidrolik ekipmanın yerini aldı.Hidrolik tahrik ekipmanı çok yüksek bir maksimum tork gerektirir.Bu motorların hidromanyetik yöntemle yapılması gerekiyor.Motor büyük bir maksimum tork gerektirdiğinden, yüksek enerjili bir manyetik alan gereklidir.Sargı uyarma yönteminin kullanılması aşırı ısınma sorunlarına neden olacaktır.Ayrıca kalıcı mıknatısların kullanılması yerden tasarruf sağlayabilir ve elektrikli sürücünün çapını artırabilir.

Yeni mıknatıs türlerinin geliştirilmesiyle birlikte, nadir toprak malzemelerinin yüksek koersivitesi, DC servo motorların, elektrikli tahrik manyetik alanı tarafından üretilen manyetiklik giderme etkisinden endişe etmeden, daha büyük bir maksimum tork üretmesini sağlayabilir.Yeni bir mıknatıs tipini benimsedikten sonra, mıknatısları radyal olarak düzenlemek mümkündür, böylece manyetik devre çok kompakt olur, manyetik sızıntı çok düşüktür ve yalnızca birkaç manyetik kuvvet hattı kaçar.

Nadir toprak mıknatısının neredeyse doğrusal manyetiklik giderme eğrisi nedeniyle, montajdan önce mıknatıslanabilir ve motoru sökerken mıknatısın manyetikliğini gidermeyi önlemek için yumuşak bir ferromanyetik tutucu kullanmaya gerek yoktur.

Nadir toprak mıknatısları fırçasız DC motorlar için en avantajlıdır.Kullandıktan sonra mıknatısın hacmi azalır ve özgül ağırlık azalır, dolayısıyla atalet momenti de azalır.Nadir toprak mıknatısları kullanan fırçasız motorların ve geleneksel DC motorların tork atalet oranı 2:1'dir.

Sabit mıknatıslı motordaki dönen mıknatısın başka bir işlevi daha vardır.Mıknatıs tarafından üretilen manyetik akı, fırçasız DC servo motoru kontrol etmek için Hall etkisi elemanıyla birlikte bir konum geri besleme sinyali üretebilir.

Fırçasız DC servo motorun mıknatısı düşük sıcaklıkta çalıştığı için neodim demir bor gibi yeni yüksek performanslı mıknatısın sıcaklık sınır değeri kullanımını etkilemeyecektir.NdFeB mıknatıslar 120°C'de çalışabilir.Bu sıcaklık indeksi DC fırçasız motorlar için idealdir.Bir adım motoru nadir toprak mıknatıslarından yapılmışsa, adım motoru 200 adım/devir (yani 1,8 derece/devir) değerine ulaşabilir.Mikroişlemci kontrol teknolojisi ile birleştirilen motor, devir başına 2500 adıma ulaşabilmektedir.Manyetik akı kaçağı minimuma indirilirse, motorun adım hızını sınırlamak için kullanılan yüksek hız kaybı daha da azaltılacaktır.

Sabit mıknatıslı motorlar için bir diğer potansiyel pazar ise otomotiv motorlarıdır.Nadir toprak mıknatısları kullanıldıktan sonra starterin hacmi ve ağırlığı azalacaktır.Ayrıca nadir toprak motorları pencere açıcıları, yağmurluk motorları, vantilatörler ve fanlar için de kullanılabilir.

Malzeme üretim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, nadir toprak yüksek performanslı mıknatıs teknolojisi de giderek geliştirilmektedir.Kullanım sıcaklığı da artıyor.

Yüksek performanslı termal deformasyon ndfeb mıknatısı üzerine araştırma

Nadir toprak kalıcı manyetik malzemeler alanında, makro-manyetik tek tip manyetik malzeme teknolojisini araştırmak ve geliştirmek için nano veya mikron altı mikro ölçekte manyetik fazın birleştirme mekanizmasının kullanılması nispeten olgunlaşmıştır.Bununla birlikte, manyetik kuplaj olgusu üzerine daha büyük ölçekte yapılan araştırmalar, özellikle bu uzun menzilli kuplaj mekanizmasını kullanarak, yeni yüksek performanslı kalıcı mıknatıs malzemelerinin tasarımı ve geliştirilmesi hakkında çok az rapor bulunmaktadır.

Nadir Toprak Manyetik Fonksiyonel Malzemeler Laboratuvarı Kalıcı Mıknatıs Araştırma Grubu, Ningbo Malzeme Teknolojisi ve Mühendisliği Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi, mikro fazlar elde etmek için manyetik fazlar arasındaki uzun menzilli manyetik bağlantıyı kontrol etmek için yapısal tasarım yoluyla. -makro ölçeğe kadar 'yumuşak' ve 'sert' faz rekombinasyonu.Yeni yüksek performanslı kalıcı manyetik malzemenin kompozit yapısı ve nadir toprak kalıcı manyetik malzeme sisteminde kısa mesafeli değişim kuplajı ile açıklanması zor olan birçok manyetik problemin iyi bir şekilde yorumlanması.

Termal olarak deforme edilmiş Nd-Fe-B mıknatısların orijinal toz parçacıklarının büyük ve küçük tane boyutu özelliklerini hedefleyen araştırma ekibi, ilk olarak La ve Ce gibi yüksek miktarda nadir toprak bakımından zengin kalıcı mıknatıs tozlarını kullanarak aradaki farkı elde etti. birkaç mikron ve onlarca mikron.Fe-B tozunun etkili bir şekilde birleştirilmesi, mükemmel makroskopik manyetik özelliklere sahip, yüksek La ve Ce termal olarak deforme olabilen mıknatısları başarıyla hazırladı.Ağırlıkça %30 karışık nadir toprak ikame edildiğinde, mıknatısın maksimum manyetik enerji ürünü 43,5MGOe ve zorlayıcılık 1,07T'dir;ağırlıkça %20 Ce ikame edildiğinde maksimum manyetik enerji ürünü 39,1 MGOe ve zorlayıcılık 1,20 T'dir.

Bu çalışmanın ardından araştırmacılar, (NdPr)-Cu ve Dy-Cu ötektik alaşım difüzyon teknolojisini kullanarak, ağır olmayan, nadir toprak, yüksek koersiviteye sahip, termal olarak deforme edilmiş Nd-Fe-B mıknatısların makroskopik 'çekirdek-kabuk' yapısını hazırladılar. manyetik enerji ürünü termal olarak deforme olmuş Nd-Fe-B mıknatısı.Yapı, element dağılımı ve tane boyutu açısından benzersiz bir gradyan yapısı gösterir ve gradyan aralığı 2-6 mm'dir.Ancak mıknatısın genel manyetik performansı, makroskobik 'çekirdek-kabuk' yapısından dolayı bariz bir ayrışma göstermez.Aksine, manyetik davranış iyi bir tutarlılık gösterir, bu da mıknatısın uzun menzilli güçlü manyetik kuplajını milimetre ölçeğinde kanıtlar.

Bu uzun menzilli birleştirme etkisini daha fazla doğrulamak ve kullanmak için araştırmacılar, içsel manyetik özelliklerde önemli farklılıklar olan iki manyetik fazı seçtiler, makro katmanlı yapı tasarımının yardımıyla manyetik fazlar arasındaki çok ölçekli bağlantıyı analiz ettiler ve gerçekleştirdiler. ve deneylere dayanarak milimetrenin altını buldu.İki fazın büyüklük sırasına göre en iyi bağlantı mesafesi, mükemmel termal deformasyona sahip Nd-Fe-B mıknatısların hazırlanması.

Dy-Cu difüzyonu (A) ile hazırlanan makroskobik 'çekirdek-kabuk' termal olarak deforme edilmiş Nd-Fe-B mıknatısının ve onun yüzeye yakın ve merkezi alan mikro yapısının (B) manyetik özellikleri;makroskopik katmanlı yapı, termal olarak deforme olmuş mıknatısların kompozit çok katmanlı bir yapısı olarak tasarlanmıştır. Şematik diyagram ve manyetiklik giderme eğrisi (C);ve düşük zorlayıcı katman (a, b, c, d), düşük zorlayıcı mıknatıs (e, f, g, h) ve birleştirme etkisine sahip kompozit bir yapıda yüksek zorlayıcı Mıknatısların (i, j,) alan yapısının gelişimi (D), k, l) mıknatıslanmanın tersine çevrilmesi sürecinde, kompozit çok katmanlı yapıdaki yüksek koersivite katmanının manyetik bağlantısının, düşük zorlayıcı kuvvet katmanının daha güçlü 'çiviler' üretmesini sağladığını gösterir. 'Sıyırma etkisi' güçlü bir manyetiklik giderme direnci kazanmıştır. .

Gelecekte yüksek performanslı mıknatısların geliştirilmesi

İnsanların ileri teknoloji ürünlere olan güveni ile günümüz kulaklıkları 1937'de hareketli bobin tipinden elektrostatik tipe, şimdiki kablolu ve TWS'ye geçebildiği gibi, mıknatıs ve sesin oluşturduğu sabit manyetik alana güvenmektedir. akım.Değişiklikler arasındaki etkileşim.Gelecekte, TWS kulaklıkları muhtemelen sadece cep telefonu aksesuarları değil, aynı zamanda akıllı terminaller ve hatta Her Şeyin İnterneti'ne açılan bir kapı olacak.Bu aynı zamanda içeride daha fazla sensör olacağı anlamına gelir; bu da mıknatıslara yönelik gereksinimlerin giderek artacağı anlamına gelir: boyut daha küçük olmalı, manyetik alan gücü ve parazit önleme özelliği daha güçlü olmalıdır.Yüksek performanslı mıknatısların temel malzemeleri, gelecekte daha iyi, daha küçük ve daha rafine olabilecek yüksek performanslı, küçük boyutlu neodim demir bora ihtiyaç duyar.