Редкоземельные постоянные магниты для двигателей

Редкоземельные постоянные магниты для двигателей

Редкоземельные постоянные магниты — это зрелая технология.Влияние редкоземельного кризиса в 2011 году привело к переоценке многих идей 1980-х и 1990-х годов о новых жестких магнитах, которые могут содержать мало редкоземельных элементов или вообще не содержать их.Магниты Nd-Fe-B были тщательно и изобретательно оптимизированы и могут широко использоваться в приложениях, требующих высокой производительности по разумной цене.

Когда требуется высокотемпературная стабильность, предпочтительным материалом является Sm-Co, а магниты Sm-Fe-N находят некоторые специальные применения.Возможности улучшения этих основных материалов путем замены достаточно всесторонне изучены, а влияние технологии обработки на микроструктуру и гистерезис широко изучено.Большой идеей поколения назад был твердо-мягкий нанокомпозитный магнит с обменной пружиной и направленным потенциалом, который имеет реальный потенциал для значительного улучшения рекордных энергетических продуктов.Однако добиться этого оказалось непросто.

Неодим Железо Бор (NdFeB)

Редкоземельный материал постоянного магнита неодим железо бор, благодаря своей высокой производительности и относительно низкой цене, быстро и широко используется.Самая большая особенность NdFeB — его высокие магнитные характеристики.Остаточная намагниченность Br в 3–5 раз больше, чем у феррита, собственная коэрцитивная сила Hcj в 5–15 раз больше, чем у феррита, а теоретическое значение максимального продукта магнитной энергии (HB)max может достигать 640 кДж/м3.Кривая размагничивания постоянного магнита NdFeB имеет вид прямой линии.В нормальных условиях линия восстановления и кривая размагничивания в основном совпадают с кривой размагничивания.Внутренние характеристики жесткие, а сопротивление размагничиванию сильное;плотность низкая, твердость и прочность на сжатие высокие, он не хрупкий.Имеет хорошие механические свойства;NdFeB богат сырьевыми ресурсами, и цена относительно дешевле, чем у других редкоземельных постоянных магнитов, примерно от 1/3 до 1/4 редкоземельного кобальта.

Благодаря высоким магнитным характеристикам NdFeB объем магнита намного меньше, чем у соответствующего феррита при использовании в микродвигателях, то есть короткий и тонкий, что может сделать двигатель с постоянным магнитом NdFeB небольшим по размеру, легким в вес и малая инерция., Мощность большая, эффективность высокая, а крутящий момент может быть на 40–50% больше, чем у ферритового двигателя того же объема.В то же время его собственная проницаемость близка к вакуумной проницаемости m0, поэтому двигатель не только имеет хорошие характеристики установившейся работы, но и хорошие динамические характеристики.NdFeB обладает сильной способностью противодействовать размагничиванию, поэтому двигатель не будет размагничиваться из-за внешних воздействий, таких как вибрация и удары, что улучшает магнитную стабильность двигателей с постоянными магнитами.

Недостатком NdFeB является низкая точка Кюри Tc, всего около 300°C, рабочая температура обычно ниже 110°C, а также плохая термическая стабильность.Температурный коэффициент магнитной индукции ab велик, около -0,126%/°C, то есть только феррит - 0,19%/°C немного меньше (двигатель с постоянными магнитами требует, чтобы ab был как можно меньшим, и лучше всего, чтобы ab приближаться к нулю).Температурный коэффициент собственной коэрцитивной силы ah феррита имеет положительную величину, а изменение потока обратимо при положительной температуре, в то время как NdFeB ah имеет большое отрицательное значение, достигающее -0,6%/°C, поэтому при положительной температуре произойдет необратимое размагничивание. происходит, и необратимое размагничивание обычно превышает 5% при температуре 150°С.Кроме того, NdFeB обладает плохой коррозионной стойкостью и плохой химической стабильностью.Он легко разъедается кислородом в условиях высокой температуры и влажного воздуха.Вышеуказанные недостатки ограничивают применение NdFeB во влажных и высокотемпературных двигателях.

Химическая формула NdFeB: Nd2Fe14B.Как и феррит, порошок NdFeB и полимерное соединение (связующее) можно полимеризовать с образованием связанного NdFeB.По сравнению со спеченным NdFeB добавлено связующее. Уменьшается плотность материала и снижаются магнитные свойства.

Алюминий, никель, кобальт (AlNiCo)

Постоянные магнитные материалы Alnico имеют большую остаточную намагниченность Br, максимальный продукт магнитной энергии (HB) max находится на верхнем среднем уровне постоянных магнитных материалов, точка Кюри Tc высока, максимальная рабочая температура может достигать выше 500 ° C, а температурный коэффициент ab равен в постоянном магните Самый маленький из материалов, структура стабильна, стойкость к окислению хорошая, стойкость к коррозии сильная.Это более ранний материал с постоянными магнитами, используемый в двигателях.

Самым большим недостатком AlNiCo является низкая коэрцитивность Hcb, кривая размагничивания нелинейная, собственная кривая почти перекрывается, а способность к противоразмагничиванию плохая.Поэтому двигатели AlNiCo чрезвычайно легко теряют намагниченность, и после намагничивания требуется специальная обработка магнитной стабилизации.Кроме того, материалы AlNiCo обладают плохой вязкостью и высокой хрупкостью.Никель Ni — редкий металл, объем производства которого небольшой.Кобальт Co является дефицитным стратегическим материалом и стоит дорого.В автомобилестроении AlNiCo постепенно заменяется ферритом и NdFeB.

Редкоземельный кобальт

Редкоземельный кобальт — интерметаллическое соединение, образованное некоторыми редкоземельными металлами самарием Sm, празеодимом Pr, церием Ce и кобальтом Co. Оно представлено постоянными магнитами самария-кобальта SmCo5 и Sm2Co17.Это самый важный редкоземельный постоянный магнит до разработки материала NdFeB.Редкоземельный кобальт обладает превосходными комплексными магнитными свойствами, его Br, Hcb, Tc намного выше, чем у NdFeB, рабочая температура до 350 ° C, небольшой размер, хорошая термическая стабильность, способность к термическому размагничиванию и магнитная стабильность, высокая стойкость. Характеристики окисления. тоже хорошо.

Недостатками редкоземельного кобальта являются то, что материал твердый, хрупкий и хрупкий, имеет низкую механическую прочность, плохую ударную вязкость, плохую производительность при механической обработке, легко лопается по краям и углам, а также сложную технологию обработки, но его самым большим недостатком является то, что он состав - хранение.Редкоземельный металл самарий Sm и дефицитный и дорогой стратегический металл кобальт Co делают их дорогими.Постоянные магниты из редкоземельного кобальта в основном используются в микродвигателях в специальных областях, таких как военная промышленность и аэрокосмическая промышленность.