Tất cả những điều bạn cần biết về vật liệu nam châm vĩnh cửu

Vật liệu nam châm vĩnh cửu hay vật liệu từ cứng có đặc điểm là từ trường dị hướng cao, lực cưỡng bức cao, diện tích vòng trễ từ lớn và giá trị từ hóa cao để đạt từ hóa bão hòa. Những vật liệu này giữ được tính chất nam châm vĩnh cửu trong thời gian rất dài ngay cả sau khi từ trường bên ngoài đã được loại bỏ.

Các loại vật liệu nam châm vĩnh cửu

1.Ferrit

Đây là một loại vật liệu từ tính phi kim loại, còn được gọi là gốm từ. Mở một chiếc radio thông thường, chúng ta sẽ thấy nam châm loa bên trong của nó là ferit.

Ferrite là vật liệu từ tính tương đối yếu. Tích năng lượng từ cực đại của nó hiện nay chỉ cao hơn 4MGOe một chút. Tuy nhiên, ưu điểm quan trọng nhất của vật liệu này là giá thành thấp. Do đó, nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

Ferrite là vật liệu gốm, do đó tính dễ gia công của nó giống như gốm. Nam châm Ferrite được đúc và thiêu kết. Nếu phải gia công, chúng chỉ có thể được mài bề mặt. Vì khó gia công nên hầu hết các sản phẩm ferrite đều có hình dạng đơn giản và dung sai kích thước tương đối lớn. Các sản phẩm hình khối có tình trạng tốt hơn và có thể được mài. Máy hình vòng thường chỉ có thể mài hai mặt phẳng. Các dung sai kích thước khác được đưa ra dưới dạng phần trăm của kích thước danh nghĩa.

Ferrite được sử dụng rộng rãi và không tốn kém. Nhiều nhà sản xuất có nhiều loại vòng, hình vuông và các sản phẩm khác có hình dạng và kích thước thông thường, được làm sẵn cho ferrite. Vì ferrite được làm bằng vật liệu gốm nên không có vấn đề ăn mòn. Không cần mạ điện hoặc sơn để xử lý bề mặt cho sản phẩm hoàn thiện.

2. Nam châm cao su

Nam châm cao su cũng là một loại nam châm ferit và bao gồm bột từ ferit liên kết trộn với cao su tổng hợp. Chúng có thể được xử lý bằng phương pháp ép đùn, ép cán và ép phun. Nam châm cao su mềm dẻo, đàn hồi và có thể xoắn, và chúng có thể được làm thành dải, cuộn, tấm, khối, vòng và nhiều hình dạng khác.

Sản phẩm năng lượng từ của vật liệu từ cao su 0.60 ~ 1.50 MGOe ứng dụng: tủ lạnh, giá để thông báo tin nhắn, ốc vít cố định vật thể trong thân kim loại dùng làm quảng cáo và các ốc vít khác. Cũng có thể dùng cho đồ chơi, dụng cụ giảng dạy, công tắc và cảm biến của tấm từ.

Nam châm cao su chủ yếu được sử dụng cho động cơ vi mô, tủ lạnh, tủ khử trùng, tủ bếp, văn phòng phẩm, ngành quảng cáo, thử nghiệm, v.v.

3.Samarium coban

Nam châm từ có thành phần chính là samari và coban. Vì giá của cả hai vật liệu cơ bản này rất cao nên nam châm SmCo cũng là loại nam châm đắt nhất trong số nhiều loại nam châm. Hiện nay, tích năng lượng từ của nam châm SmCo đạt tới 30MGOe, hoặc thậm chí cao hơn.

Ngoài ra, nam châm SmCo có lực kháng từ rất cao và khả năng chịu nhiệt tốt; chúng có thể hoạt động ở nhiệt độ cao lên đến 350 độ C và nhiều ứng dụng thay thế cho chúng. Nam châm coban có thể được coi là một trong những sản phẩm được gọi là luyện kim bột. Thông thường, các nhà sản xuất thiêu kết nam châm samarium coban thành các phôi vuông tùy thuộc vào kích thước và hình dạng cần thiết cho sản phẩm hoàn thiện, sau đó dùng lưỡi cưa kim cương để cưa chúng thành kích thước hoàn thiện. Vì samarium coban dẫn điện nên có thể cắt bằng dây.

Về mặt lý thuyết, nếu không liên quan đến từ hóa và kích thước lớn hơn, samarium coban có thể được cắt thành các hình dạng mà cắt dây có thể cắt được. Nam châm samarium coban có khả năng chống ăn mòn rất tốt và thường không yêu cầu mạ hoặc sơn chống ăn mòn. Hơn nữa, nam châm samarium coban rất dễ vỡ và không dễ gia công các sản phẩm có kích thước nhỏ hoặc thành mỏng.

4.Boron sắt Neodymium (NdFeB)

NdFeB là sản phẩm nam châm được sử dụng rộng rãi và phát triển nhanh chóng. Do tính chất từ ​​tính cao và dễ gia công, NdFeB không có giá thành quá cao và do đó có phạm vi ứng dụng mở rộng, mặc dù nó đã được phát minh và đưa vào ứng dụng cách đây hơn 20 năm.

Hiện tại, vùng năng lượng từ của NdFeB được thương mại hóa có thể đạt tới 50MGOe, gấp 10 lần so với ferrite. NdFeB cũng thuộc sản phẩm luyện kim bột, phương pháp chế biến tương tự như coban samarium.

Nhiệt độ làm việc của NdFeB là khoảng 180 độ C. Nhìn chung, không nên vượt quá 140 độ C đối với các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt. NdFeB rất dễ bị ăn mòn, vì vậy hầu hết các sản phẩm hoàn thiện đều được mạ hoặc phủ.

Các phương pháp xử lý bề mặt thông thường cho NdFeB bao gồm: mạ niken, mạ kẽm, mạ nhôm, điện di, v.v. Nếu nó hoạt động trong môi trường kín, nó cũng có thể được phosphat hóa. Do tính chất từ ​​​​cao của NdFeB, nhiều ứng dụng sử dụng nó để thay thế các vật liệu từ tính khác để giảm kích thước của sản phẩm. Điện thoại di động ngày nay sẽ không nhỏ hơn nửa viên gạch nếu sử dụng nam châm ferit trong quá trình sản xuất các bộ phận của nó.

Cả hai loại nam châm, nam châm samarium coban và nam châm neodymium iron boron, đều có khả năng gia công tốt. Do đó, dung sai kích thước của sản phẩm tốt hơn nhiều so với ferit. Nhìn chung, dung sai kích thước có thể là (+/-) 0.05mm.

5.Nhôm-niken-coban(AlNiCo)

Nam châm Alnico có hai quy trình: đúc và thiêu kết. Trong khi ở Trung Quốc, nam châm Alnico đúc phổ biến hơn. Nam châm Alnico có tích năng lượng từ lên tới 9 MGOe. Tính năng tốt nhất của động cơ là độ ổn định nhiệt độ. Nam châm Alnico có khả năng chịu nhiệt và vẫn có thể hoạt động bình thường ở nhiệt độ lên tới 550°C. Tuy nhiên, Alnico có xu hướng khử từ trong từ trường ngược. Nếu các cực giống nhau của hai Alnico được đẩy lại với nhau, một trong các từ trường của nam châm sẽ bị khử từ hoặc đảo ngược. Do đó, nó không phù hợp để hoạt động trong từ trường ngược như động cơ điện.

Alnico cứng đến mức có thể mài và cắt dây nhưng giá thành cao hơn. Sản phẩm hoàn thiện nói chung có thể mài tốt hoặc không mài. Alnico được sử dụng rộng rãi hơn trong lĩnh vực cảm biến.

Tính chất chính của vật liệu từ tính vĩnh cửu

1. mật độ từ trường dư

Khi vật liệu nam châm vĩnh cửu trong từ trường ngoài đạt đến trạng thái bão hòa, giá trị cường độ cảm ứng từ của vật liệu nam châm vĩnh cửu có liên quan đến mật độ từ của khe hở không khí trong động cơ, khi từ trường ngoài bằng không. Giá trị cường độ cảm ứng từ càng lớn thì mật độ khe hở không khí của động cơ càng lớn; hệ số mô men xoắn, hệ số lực điện động ngược và một chỉ số chính khác của động cơ đạt giá trị tối ưu; tải điện và tải từ của động cơ có thể là mối quan hệ tối ưu giữa các giá trị và hiệu suất của động cơ là tối ưu.

2. lực cưỡng bức

Nó có nghĩa là cường độ từ trường ngược của vật liệu nam châm vĩnh cửu trong trường hợp từ hóa bão hòa khi cường độ cảm ứng từ dư giảm xuống bằng không. Chỉ số này liên quan đến khả năng chống khử từ của động cơ, hệ số nhân quá tải mật độ từ khe hở không khí và các chỉ số khác. Lực kháng từ càng lớn, khả năng chống khử từ của động cơ càng mạnh; hệ số nhân quá tải càng lớn và khả năng thích ứng với sự khử từ mạnh của môi trường vận hành động càng mạnh. Đồng thời, từ hóa khe hở không khí của động cơ cũng sẽ được cải thiện.

3. Tích năng lượng từ cực đại

Đây là giá trị năng lượng từ trường cực đại có thể được cung cấp bởi vật liệu nam châm vĩnh cửu cho mạch từ bên ngoài. Chỉ số này liên quan trực tiếp đến lượng vật liệu nam châm vĩnh cửu trong động cơ - mức năng lượng từ trường cực đại càng lớn thì năng lượng từ trường mà vật liệu nam châm vĩnh cửu có thể cung cấp cho mạch từ bên ngoài càng lớn - tức là, ít vật liệu nam châm vĩnh cửu được sử dụng trong động cơ trong cùng điều kiện công suất.

4. Hệ số nhiệt độ

Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính chất từ ​​của vật liệu từ vĩnh cửu. Tỷ lệ phần trăm thay đổi thuận nghịch của tính chất từ ​​khi nhiệt độ thay đổi sau mỗi 1 độ C được gọi là hệ số nhiệt độ của vật liệu từ. Nó có thể được chia thành hai loại: hệ số nhiệt độ cảm ứng từ dư và hệ số nhiệt độ kháng từ. Chỉ số này đóng vai trò quan trọng trong tính ổn định của hiệu suất động cơ: khi hệ số nhiệt độ lớn hơn, lượng thay đổi sẽ lớn hơn từ chạy lạnh sang chạy nóng. Do đó, nó hạn chế trực tiếp phạm vi sử dụng nhiệt độ cho động cơ và ảnh hưởng gián tiếp đến tỷ lệ công suất và thể tích của nó.

5. lực cưỡng bức nội tại

Đó là giá trị cường độ từ trường mà tại đó cường độ từ dư giảm xuống bằng không. Giá trị lực kháng từ trên đường cong khử từ tại B=0 có nghĩa là tại thời điểm đó, nam châm vĩnh cửu không có khả năng cung cấp năng lượng cho mạch từ bên ngoài, trong khi nam châm vĩnh cửu vẫn còn năng lượng của nó. Tuy nhiên, giá trị lực kháng từ khi M=0 cho thấy nam châm vĩnh cửu đã bị khử từ và không còn khả năng lưu trữ năng lượng từ. Bản thân lực kháng từ nội tại không liên quan trực tiếp đến điểm làm việc của động cơ, nhưng nó là lực kháng từ thực của vật liệu nam châm vĩnh cửu và thể hiện rằng vật liệu nam châm vĩnh cửu sở hữu năng lượng từ trường và khả năng chống khử từ. Độ lớn của lực kháng từ nội tại có liên quan chặt chẽ đến độ ổn định nhiệt độ của vật liệu nam châm vĩnh cửu. Lực kháng từ nội tại càng lớn, nhiệt độ làm việc của vật liệu nam châm vĩnh cửu càng cao.