Каковы основные свойства постоянных магнитов. Характеристики неодимовых магнитов. Технология изготовления и производство неодимовых магнитов

Окна и двери
29.01.2019

Всё самое важное о неодимовых магнитах


Редкоземельные супермагниты широко используются в электротехнике, машиностроении и многих других отраслях. Следует помнить, что свойства и характеристики неодимовых магнитов зависят от целого ряда факторов. Для их эффективного практического применения важно учитывать размер, форму и мощность изделий. Также следует предусмотреть и их слабые стороны, включая эксплуатационные ограничения по температуре. Только учитывая характеристики и классы неодимовых магнитов, удается подобрать оптимальные по цене и магнитной силе варианты изделий.

Электромагниты производят магнитные поля только тогда, когда ток течет через их катушку. До недавнего времени все магниты были сделаны из металлических элементов или сплавов. Эти материалы производят магниты разной мощности. Керамические магниты, например, используемые в холодильниках и школьные эксперименты. Керамические магниты иногда называют железными магнитами и не имеют общей мощности. Они более сильные, чем керамические магниты, но недостаточно сильные, чтобы их вводили в класс элементов, известных как класс редкоземельных металлов. Неодимовая магнезия содержит железо, бор и редкий металл, называемый неодимом. Самарий-кобальт кобальт в сочетании с редким Самарием. В последние годы исследователи обнаружили магнитные полимеры. Некоторые из них гибкие и модные. Однако некоторые из них работают только при очень низких температурах, в то время как другие поднимают очень легкие материалы, такие как железные опилки.

  • Они содержат оксид железа в керамическом композите.
  • Алюминиевые сплавы изготовлены из алюминия, никеля и кобальта.
  • Бертав и Костин Флорин.
Синхронные синхронные двигатели с постоянными магнитами имеют все большую применимость благодаря своим преимуществам, таким как превосходная производительность, надежность, компактность и пригодность для условий работы.


Как определить мощность неодимового магнита


Ключевая характеристика для магнита - его мощность. Этот параметр следует учитывать при выборе подходящих изделий для решения конкретных прикладных задач. Самый простой способ, как определить мощность неодимового магнита и его соответствие планируемому использованию – обратить внимание на такие параметры:

Благодаря высокой плотности мощности и меньшим размерам синхронный двигатель с постоянными магнитами стал предпочтительным решением для управления скоростью и позицией станков и роботов. Синхронный двигатель с постоянными магнитами - это двигатель, который использует постоянные магниты для создания магнитного поля из воздушного зазора вместо электромагнитов. Эти двигатели обладают значительными преимуществами, что привлекает интерес исследователей и промышленность для использования во многих приложениях.

Синхронные двигатели с постоянными магнитами широко используются в малых и средних энергетических системах, таких как компьютерное периферийное оборудование, робототехника, регулируемые системы скорости, электрические транспортные средства, но также и с высокой мощностью, такие как аэрокосмическая технология.


1) Сила сцепления. В описании магнитов указывают показатель усилия отрыва. По этой характеристике удается судить о массе объектов, которые могут удерживаться, а также о необходимом усилии для их отсоединения. Мощность неодимовых магнитов обычно указывают в килограммах и иногда в ньютонах.


2) Номер сплава. Свойства материала на основе соединения неодима, железа и бора зависят от дополнительных включений. На основе того, как показывает себя кривая размагничивания неодимовых магнитов при использовании определенного сплава, он получает свой конкретный номер. Например, N 38 или N 45. Величина номера сплава напрямую пропорциональна усилию отрыва. Таким образом, по этому показателю можно судить про мощность неодимового магнита.


Из-за роста рынка синхронных двигателей с постоянными магнитами нам нужны инструменты моделирования, способные имитировать эти системы. Моделирование помогло разработать новые системы, включая двигатели, за счет сокращения затрат и времени. Инструменты моделирования могут выполнять динамическое симуляцию системы в визуальной среде, чтобы облегчить их разработку.

Целью данной статьи является изучение реализации векторного управления синхронным двигателем с постоянными магнитами. Общие соображения относительно электромобилей. Концепция машины обычно означает техническую систему, состоящую из органов и механизмов, которые выполняют определенные движения для выполнения полезной механической работы или для преобразования формы энергии в механическую энергию или наоборот.

3) Индукция. Если планируется использование материала для решения сложных технических задач, то учета усилия отрыва или номера сплава будет недостаточно. Дополнительно должна быть известна индукция неодимового магнита. В частности, этот показатель имеет ключевое значение при выборе материалов для активации холловских датчиков или герконовых реле. Магнитная индукция неодимовых магнитов определяет силу и направленность поля в конкретной точке, находящейся возле магнита. Ее измерение выполняется в Гаусс и Тесла (1 Тесла=10 000 Гаусс).


Какие параметры определяют свойства неодимовых магнитов


1) Мощность неодимового магнита представляет собой важный, но не единственный показатель, по которому специалисты выбирают наиболее подходящие изделия. Существует еще целый ряд показателей, влияющий на то, как материал показывает себя в условиях реальной эксплуатации. В частности, учитываются такие характеристики неодимовых магнитов:


По их обычному назначению они имеют следующие названия. Рабочие машины, те машины, которые выполняют полезную механическую работу. Силовые машины, те машины, которые используются для преобразования энергии. В категории энергетического оборудования выпадают следующие категории машин.

Наиболее важной категорией машин, благодаря широкому использованию в различных областях, являются электрические машины. Электрическая машина представляет собой электромеханический преобразователь, то есть преобразует электрическую энергию в механическую энергию при работе в режиме двигателя или, наоборот, механическую энергию при электричестве при работе в режиме генератора. Подавляющее большинство электрических машин, используемых в технике, являются вращающимися электрическими машинами и основаны на их электромагнитном индукционном явлении.

2) Магнитная энергия, измеряемая в кДж/м³, представляет собой показатель силы притяжения. Для удобства его могут указывать в кгс (килограмм-сила). При этом 1 кгс приблизительно равен 10 кДж/м³.


3) Остаточная индукция неодимовых магнитов выражает величину намагниченности материала, сохраняющуюся при отсутствии воздействия внешних магнитных полей.


4) Коэрцитивная сила является выражением показателя напряженности магнитного поля, которая обеспечивает размагничивание неодимовых магнитов. Эту характеристику важно учитывать, если планируется использовать изделие в непосредственной близости с сильными магнитными или электромагнитными полями.


Элементы конструкции электрических машин. Независимо от типа электромобиля, он имеет две основные части, а именно. Статор, который обычно предназначен для создания магнитного потока, необходимого для работы электрической машины, состоит из следующих компонентов: корпуса, полярных частей, обмоток, экранов.

Ротор, в котором обычно индуцируются электромоторы, состоит из следующих компонентов: вал или вал ротора, магнитный сердечник, обмотки, коллектор и вентиляционные лопасти. Корпус представляет собой скелет, на который прикреплены все компоненты статора. Он, как правило, цилиндрический и служит в качестве пути ограничения магнитного потока.

Как грамотно выбрать мощный неодимовый магнит


В большинстве случаев для бытового использования хватает мощности самых простых и недорогих магнитов. Но в ситуации, когда на первое место выходит сила сцепления неодимовых магнитов следует учитывать определенные характеристики изделий и условия их использования:

Щиты - это крышки, прикрепленные к одной стороне корпуса. Это йоги. Полярные части играют роль обеспечения равномерного распределения возбуждающего магнитного потока в воздушном зазоре. Некоторые электромобили также могут иметь вспомогательные поля, сделанные как главные, которые хотят сделать это и улучшить коммутацию автомобиля. Полюсы машины могут быть видны или захоронены.

Обмотки статора предназначены для создания, как правило, возбуждающего магнитного потока машины. Они расположены на полярных частях из эмалированной медной проволоки, изолированной от магнитного сердечника статора и полярной детали. Обмотки ротора выполнены из эмалированных медных проводников и вставляются в вырезы магнитного сердечника ротора и электрически изолированы от сердечника ротора.


1) Температура. Стандартные варианты сплава (N ) рассчитаны на применение при температуре до +80⁰C . При превышении этого значения неодимовый магнит характеристики притяжения теряет. Для использования в условиях высоких температур выбирают магниты M (до +100⁰C ) или H (до +120⁰C ). Для эксплуатации в экстремальных условиях подходят изделия с маркировкой EH (Extra High ). В этом случае характеристики неодимовых магнитов сохраняются даже при +200⁰C .


Щетки обеспечивают электрическое соединение между неподвижной частью и подвижной частью электрической машины. Они изготовлены из прессованного древесного угля, прессованного графита или прессованного медного порошка и установлены в металлических кассетах, называемых портом щетки.

Вал ротора, изготовленный из стали, обеспечивает передачу механического момента между механической нагрузкой и магнитным сердечником ротора. Магнитный сердечник ротора выполнен из силиконовых листов толщиной 0, 5 мм, прикрепленных к валу. Он имеет цилиндрическую форму с серией выемок, в которых расположены обмотки ротора.

2) Площадь соприкосновения. Более высокой мощности сцепления при прочих равных параметрах изделий удается добиться за счет использования более плоских и широких поверхностей. Таким образом, сила сцепления неодимового магнита зависит от площади соприкосновения с целевой поверхностью.


3) Материал для взаимодействия. Лучших показателей усилия отрыва удается добиться при использовании чистого железа, но для сплавов сила удержания будет ниже прямо пропорционально объему и качеству примесей в них.


4) Качество поверхности. Для неодимовых магнитов характеристики соприкасающейся поверхности очень важны. Выемки и шероховатости приводят к уменьшению сцепления.


5) Угол соприкосновения. Бывает, что в сложных эксплуатационных условиях очень мощный магнит не может поднять объект, который заведомо легче допустимых значений. Такой результат является прямым следствием невозможности качественно зафиксировать поверхности перпендикулярно друг к другу и на полную использовать реальные характеристики силы сцепления неодимового магнита.

Постоянные магниты характеризуются тремя основными параметрами: остаточной магнитной индукцией Вr, коэрцитивной силой Нc и энергетическим произведением BH.

Вr определяет величину магнитного потока. Если в генератор поставить магниты с большей магнитной индукцией, то пропорционально (грубо говоря) увеличится напряжение на обмотках, а значит и мощность генератора.

Нc определяет магнитное напряжение. Если в генератор поставить магниты с большей коэрцитивной силой, то магнитное поле сможет преодолевать большие воздушные зазоры. И сможет "поддержать ток" в большем числе виков статора. При переделке промышленного генератора на постоянные магниты мотать добавочные витки обычно некуда, поэтому повышенная коэрцитивная сила полезна при изготовлении самодельных генераторов со статором не имеющим железа. Чтобы "пробить" значительные воздушные промежутки без большой Нc не обойтись. Редкоземельные магниты лидеры по этому показателю.

BH вычисляется в расчете на 1 м 3 магнитов, Это произведение получается меньше чем просто произведение Вr на Нc. По величине BH можно судить о том, насколько будут малы габариты магнитной системы.

Теперь о том какие бывают магниты. Для изготовления самодельных генераторов целесообразно применять только два вида магнитов: ферритовые, которые используются в динамиках и самые мощные в настоящее время РЗМ (редкоземельный металл) магниты из неодима. Ориентировочные характеристики их такие (учтите, что разброс параметров очень большой, даны некие средние цифры):

  • Феррит-бариевые магниты:
    4500 кг/м 3 ; Вr = 0,2 - 0,4 Тл; Нc = 130 - 200 кА/м; BH = 10 - 30 кДж/м 3 ; цена 100 - 400 руб/кг; максимальная температура 250 градусов.
  • Феррит-стронциевые магниты:
    4900 кг/м 3 ; Вr = 0,35 - 0,4 Тл; Нc = 230 - 250 кА/м; BH = 20 - 30 кДж/м 3 ; цена 100 - 400 руб/кг; максимальная температура 250 градусов.
  • РЗМ магниты Nd-Fe-B:
    7500 кг/м 3 ; Вr = 0,8 - 1,4 Тл; Нc = 600 - 1200 кА/м; BH = 200 - 400 кДж/м 3 ; цена 2000 - 3000 руб/кг; максимальная температура 80 - 200 градусов.

Если посчитать стоимость одного кубометра магнита и затем разделить на BH, на количество запасенных там джоулей, то окажется, что бариевые магниты раза в два дешевле неодимовых по стоимости энергии, имеющейся в магнитах. Но этот выигрыш "съедается" большими габаритами генератора и более тяжелой обмоткой, железом. Поэтому применять в самодельном генераторе дорогие неодимовые магниты довольно выгодно. А по мере того, как они дешевеют, то неодимовые магниты становятся вне конкуренции.

Надо добавить еще, что неодимовые магниты размагничиваются при незначительном нагреве, надо всегда смотреть при покупке температурные параметры. Ферритовые магниты имеют странное свойство размагничиваться при минус 60 градусах.

Кроме неодимовых есть еще одни РЗМ магниты - самариевые; Sm-Co, В отличие от неодимовых они выдерживают значитлеьно более высокую температуру - 250 градусов, но они значительно дороже.

Все три параметра, которые определяют свойства магнита находятся на кривой размагничивания.

При покупке приходится учитывать то, что производители выпускают магниты крупными партиями, тысячами штук. На мелкого, редкого покупателя никто не ориентируется. Поэтому приходится довольствоваться остатками, разбраковкой или той продукцией, которая в данный момент запущена в работу. Или надо обращаться к посредникам.