Технология изготовления высокоэффективных магнитов

Разработка высокопроизводительных магнитов

Первым широко используемым редкоземельным магнитным материалом является кобальт (S-Co).Использование технологии сплавов, включая добавление в сплав празеодима (Pr), может еще больше увеличить магнитную энергию редкоземельных магнитов, но цена все еще относительно высока, поскольку редкоземельные материалы являются редкими материалами.

Чтобы решить проблему цены, в двух направлениях были проведены исследования по улучшению характеристик кобальтовых магнитов, что фактически сокращает количество используемых магнитных материалов.Кроме того, состав сплава корректируется с целью снижения расхода кобальта.Исследования редкоземельных магнитных материалов, в которых не используется дорогой кобальт.Это неодим-железо-бор (NdFeB), появившийся на свет в начале 1980-х годов.В этом материале железо составляет около двух третей состава, а бор — лишь незначительная доля.Таким образом, цена на неодимовый сплав железа и бора вначале была ниже, чем у кобальта, а по мере падения цены на неодим цена на неодимовые железо-боровые магниты также упала.Кроме того, NdFeB имеет более высокую магнитную энергию, чем кобальт Шаня, и потребляет меньше материала.

Спрос на высокопроизводительные магниты

Высокопроизводительные магниты в настоящее время используются во многих случаях, таких как: увеличение силы зажима, улучшение герметизирующих характеристик прокладки и магнитное разделение материалов.С увеличением выпуска аккумуляторных электроинструментов все большее значение приобретают материалы с малыми объемами и высокой магнитной энергией.Многие типы двигателей имеют или будут иметь преимущества от высокопроизводительный постоянный магнит технологии.Двигатели постоянного тока могут иметь форму обмотки возбуждения или постоянного магнита.В настоящее время среди общепромышленных двигателей постоянного тока двигатели с постоянными магнитами больше не ограничиваются дробным диапазоном мощности, а расширены до 6 лошадиных сил с различными скоростями и формами защиты.

К середине 1970-х годов высокоточные приводы позиционирования с использованием серводвигателей постоянного тока во многих случаях заменили гидравлическое оборудование.Гидравлическое приводное оборудование требует очень высокого максимального крутящего момента.Эти двигатели должны быть выполнены гидромагнитным способом.Поскольку двигатель требует большого максимального крутящего момента, требуется магнитное поле высокой энергии.Если используется метод возбуждения обмотки, это вызовет проблемы с перегревом.Кроме того, использование постоянных магнитов позволяет сэкономить место и увеличить диаметр электропривода.

С разработкой новых типов магнитов высокая коэрцитивность редкоземельных материалов может заставить серводвигатели постоянного тока создавать больший максимальный крутящий момент, не беспокоясь об эффекте размагничивания, создаваемом магнитным полем электропривода.Приняв новый тип магнита, можно расположить магниты радиально, так что магнитная цепь становится очень компактной, утечка магнитного поля очень низкой и выходит лишь несколько магнитных силовых линий.

Благодаря почти линейной кривой размагничивания редкоземельного магнита его можно намагничивать перед сборкой, при этом нет необходимости использовать мягкий ферромагнитный фиксатор для предотвращения размагничивания магнита при разборке двигателя.

Редкоземельные магниты наиболее выгодны для бесщеточных двигателей постоянного тока.После его использования объем магнита уменьшается, а удельный вес уменьшается, поэтому уменьшается и момент инерции.Соотношение инерции крутящего момента бесщеточных двигателей с редкоземельными магнитами и обычных двигателей постоянного тока составляет 2:1.

Вращающийся магнит в двигателе с постоянными магнитами выполняет еще одну функцию.Магнитный поток, генерируемый магнитом, может генерировать сигнал обратной связи по положению вместе с элементом на эффекте Холла для управления бесщеточным серводвигателем постоянного тока.

Поскольку магнит бесщеточного серводвигателя постоянного тока работает при низкой температуре, предельное значение температуры нового высокопроизводительного магнита, такого как неодим-железо-бор, не повлияет на его использование.Магниты NdFeB могут работать при температуре 120°C.Этот температурный индекс идеален для бесщеточных двигателей постоянного тока.Если шаговый двигатель изготовлен из редкоземельных магнитов, он может достигать 200 шагов/оборот (то есть 1,8 градуса/оборот).В сочетании с микропроцессорной технологией управления двигатель может достигать 2500 шагов за оборот.Если утечка магнитного потока сведена к минимуму, потери на высокой скорости, которые используются для ограничения частоты шагов двигателя, будут дополнительно уменьшены.

Еще одним потенциальным рынком двигателей с постоянными магнитами являются автомобильные двигатели.После использования редкоземельных магнитов объем и вес стартера уменьшатся.Кроме того, двигатели из редкоземельных металлов можно использовать для открывания окон, двигателей от дождя, вентиляторов и вентиляторов.

С развитием технологии производства материалов технология высокоэффективных редкоземельных магнитов постепенно совершенствуется.Температура использования также увеличивается.

Исследование высокоэффективного термодеформационного магнита ndfeb

В области редкоземельных постоянных магнитных материалов стало относительно зрелым использовать механизм связи магнитной фазы в нано- или субмикронных микромасштабах для исследования и разработки технологии макромагнитных однородных магнитных материалов.Однако об исследованиях явления магнитной связи в более широком масштабе, особенно с использованием этого механизма связи на большие расстояния, имеется мало сообщений о проектировании и разработке новых высокоэффективных материалов для постоянных магнитов.

Исследовательская группа по постоянным магнитам Лаборатории редкоземельных магнитных функциональных материалов Института технологии и инженерии материалов Нинбо Китайской академии наук посредством структурного проектирования контролирует магнитную связь на большие расстояния между магнитными фазами, чтобы достичь микро «мягкая» и «жесткая» фазовая рекомбинация на макроуровне.Композитная структура нового высокоэффективного постоянного магнитного материала и хорошая интерпретация многих магнитных проблем, которые трудно объяснить короткодействующей обменной связью в системе редкоземельных постоянных магнитных материалов.

Стремясь изучить характеристики крупного и малого размера зерен исходных частиц порошка термически деформированных магнитов Nd-Fe-B, исследовательская группа сначала использовала порошки постоянных магнитов, богатые редкоземельными элементами с высоким содержанием, такими как La и Ce, чтобы достичь разницы между несколько микрон и десятки микрон.Эффективное соединение порошка Fe-B позволило успешно получить термодеформируемые магниты с высоким содержанием La и Ce с превосходными макроскопическими магнитными свойствами.При замене 30 мас.% смешанного редкоземельного элемента максимальное произведение магнитной энергии магнита составляет 43,5 МГОэ, а коэрцитивная сила - 1,07 Тл;при замене 20 мас.% Ce максимальное произведение магнитной энергии составляет 39,1 МГОэ, а коэрцитивная сила - 1,20 Тл.

После этой работы исследователи использовали технологию диффузии эвтектических сплавов (NdPr)-Cu и Dy-Cu для получения макроскопической структуры «ядро-оболочка» из нетяжелых редкоземельных металлов с высокой коэрцитивной силой, термически деформированных магнитов Nd-Fe-B и высокоэффективных магнитов Nd-Fe-B. продукт магнитной энергии, термически деформированный магнит Nd-Fe-B.Структура демонстрирует уникальную градиентную структуру с точки зрения распределения элементов и размера зерен, а диапазон градиента составляет 2-6 мм.Однако общие магнитные характеристики магнита не демонстрируют очевидного разделения из-за макроскопической структуры «ядро-оболочка».Напротив, магнитное поведение демонстрирует хорошую согласованность, что доказывает сильную магнитную связь магнита на больших расстояниях в миллиметровом масштабе.

Чтобы дополнительно проверить и использовать этот эффект дальнодействующей связи, исследователи выбрали две магнитные фазы со значительными различиями в собственных магнитных свойствах, проанализировали и реализовали многомасштабную связь между магнитными фазами с помощью конструкции макрослоистой структуры. , и на основе экспериментов нашел субмиллиметры.Наилучшее расстояние соединения двух фаз на порядок величины, подготовка магнитов Nd-Fe-B с отличной термической деформацией.

Магнитные свойства макроскопического термически деформированного магнита Nd-Fe-B, изготовленного методом диффузии Dy-Cu (А), и его микроструктуры приповерхностной и центральной областей (Б);макроскопическая слоистая структура представляет собой составной многослойный термодеформированный магнит. Принципиальная схема и кривая размагничивания (В);и слой с низкой коэрцитивной силой (a, b, c, d), магнит с низкой коэрцитивной силой (e, f, g, h) и высокая коэрцитивность в композитной структуре с эффектом связи. Эволюция доменной структуры (D) магнитов (i, j, к, л) в процессе перемагничивания показывает, что магнитная связь слоя с высокой коэрцитивной силой в составной многослойной структуре заставляет слой с низкой коэрцитивной силой производить более прочные «гвозди». «Эффект зачистки» приобрел сильную устойчивость к размагничиванию. .

Развитие высокопроизводительных магнитов в будущем

Поскольку люди полагаются на высокотехнологичные продукты, это и есть причина, по которой сегодняшние наушники могут перейти от типа с подвижной катушкой к электростатическому типу в 1937 году, а затем к нынешним проводным и TWS, они полагаются на фиксированное магнитное поле, образованное магнитом и звуком. текущий.Взаимодействие изменений.В будущем гарнитуры TWS, вероятно, станут не только аксессуарами для мобильных телефонов, но и интеллектуальными терминалами и даже воротами во Всеобъемлющий Интернет.Это также означает, что датчиков внутри будет больше, а значит, требования к магнитам будут все выше и выше: размер должен быть меньше, напряженность магнитного поля и помехоустойчивость должны быть выше.В качестве основных материалов для высокопроизводительных магнитов требуется высокопроизводительный малогабаритный неодим, железо, бор, который в будущем может стать лучше, меньше и более очищенным.