Постоянни магнити на базата на редкоземни елементи
1. Въведение в постоянните магнити
Постоянният магнит е имал огромно влияние върху човешката история. На първо място, това се отнася до магнитния компас, който все още остава надеждно средство за морска и въздушна навигация.
Второ, постоянният магнит се превърна в един от основните фактори, които повлияха на изучаването на електродинамичните процеси и в крайна сметка доведоха до създаването на електродинамиката, както наука, така и цялата разнообразна електродинамична технология.
Въпреки това, доскоро практическото приложение на постоянните магнити в областта на технологиите беше ограничено главно до следните отделни, макар и много важни приложения:
Тези устройства се характеризират като правило с малки мощности, усилия и моменти. Навсякъде, където е необходимо да се увеличи силата или мощността на устройството, дизайнерската мисъл се насочи към използването на електромагнити (соленоиди), които са разпространени много по-широко в технологиите, но имат свои собствени ограничения и характеристики.
Въпреки това през последните 30 години свойствата на постоянните магнити са се променили по революционен начин, както ясно се вижда от диаграмата по-долу.
Долната синя линия показва динамиката на развитие на свойствата на феритните магнити, точно тези, които обикновено използваме в ключалки, високоговорители и др.
Следващият червен е магнитни сплави тип Alnico (алуминий-никел), често използвани в радио и телевизионно оборудване.
Но зелено и лилаво - съответстват на нов тип магнити, направени на базата на редкоземни елементи: - зелена линия - самарий - кобалтови магнити, - лилава линия - неодим - желязо - борова гора.
Както се вижда от диаграмата, магнитнатаенергията на самариевите магнити е 6 пъти по-висока, а на неодимовите магнити 10 пъти по-висока от тази на познатите ни феритни (керамични) продукти. На практика това означава, че неодимовият магнит с размер на пилешко яйце, вдигнат небрежно, може да смачка пръстите. Тези. механичните сили, които могат да бъдат създадени от съвременните постоянни магнити, вече не са играчки или инструментални сили, а са напълно съвместими със силите, характерни за конвенционалните машини и механизми, т.е. - десетки и стотици килограми.Такива свойства правят възможно, например, производството на различни механични и електромеханични задържащи устройства с малък размер с висока задържаща сила, като машинни инструменти, повдигащи устройства и други подобни. Естествено, все още няма опит с използването на мощни магнити в нашата конвенционална мебелна технология, с изключение на магнитните сепаратори за дървесни стърготини във фабриките за плоскости. Тези знания все още са собственост на специалисти - електромеханици.
Следователно изглежда, че дизайнер, механик или технолог на всяко предприятие, включително мебели или дървообработване, трябва да знае повече за редкоземните магнити като една от важните и обещаващи области в развитието на съвременните технологии и технологии.
Съгласно закона на Ампер (в проста скаларна форма F = I x L x B), проводник с ток, поставен в магнитно поле, е подложен на сила F, пропорционална на дължината на проводника L, силата на тока I и магнитната индукция B. Следователно електромеханичните устройства (електродвигатели, релета и др. задвижване и други елементи на технологията), базирани на явлението електромагнитна индукция и в които се използват магнити от нов тип, докато поддържат размерите им стават много по-силни. Тези. пропорционалноувеличаването на големината на магнитната индукция увеличава въртящия момент или теглителното усилие или скоростта на движение (въртене). Или при запазване на мощността на устройството съответно се намаляват размерите и теглото му. В някои случаи използването на нови магнити може значително да намали консумацията на енергия и това не противоречи на законите на физиката.
По-подробно и със снимки можете да видите закона на Ампер и други основни концепции за електромагнетизма във всеки училищен учебник или справочник по физика.
Производството на магнити на основата на редкоземни елементи (самарий, неодим) отдавна е преминало лабораторния етап и през последните няколко години се развива с бързи темпове, използвайки доста гъвкави технологии, включително в нашата страна, и те са достъпни за всеки клиент. Въпреки че магнитите се наричат редкоземни, всъщност природните ресурси (руди и рудни концентрати) в нашата страна са много големи за тяхното производство.Според Himstalkomplekt LLC, NdFeB постоянните магнити, сред известните в момента системи, заемат уникална позиция по отношение на съотношението производителност / цена, което обяснява бързия растеж на тяхното производство и въвеждане в различни индустрии. И така, през 1989 г. произведени са 190 тона, през 1999г. 13500 тона, а през 2000 г. - 17500 тона металокерамични магнити и магнитни пластмаси. Анализаторите прогнозират, че до 2005 г ще бъдат произведени около 40 000 тона NdFeB магнити.