แม่เหล็กถาวร วัสดุหรือที่เรียกว่าวัสดุแม่เหล็กแข็ง มีความโดดเด่นด้วยสนามแอนไอโซทรอปิกสูง แรงบีบบังคับที่เพิ่มขึ้น พื้นที่ลูปฮิสเทรีซีสที่มีนัยสำคัญ และสนามแม่เหล็กจำนวนมากที่จำเป็นเพื่อให้เกิดการดึงดูดด้วยแม่เหล็กอิ่มตัว แม้ว่าสนามแม่เหล็กภายนอกจะถูกกำจัดออกไปแล้วก็ตาม วัสดุเหล่านี้ก็ยังคงสามารถคงอยู่ได้ แม่เหล็กที่แข็งแกร่ง เป็นระยะเวลานาน
ประเภทของวัสดุแม่เหล็กถาวร
1.เฟอร์ไรท์
เฟอร์ไรต์เป็นวัสดุแม่เหล็กที่ไม่ใช่โลหะ หรือที่เรียกว่าเซรามิกแม่เหล็ก เมื่อเราแยกวิทยุแบบเดิมออก แม่เหล็กของลำโพงด้านในทำจากเฟอร์ไรต์
เฟอร์ไรต์มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กค่อนข้างต่ำ ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุด (พารามิเตอร์ที่ใช้ในการวัดประสิทธิภาพของแม่เหล็ก) สูงกว่า 4MGOe เพียงเล็กน้อยเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของวัสดุคือความสามารถในการจ่ายได้ ด้วยเหตุนี้ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ มากมาย
เฟอร์ไรต์เป็นเซรามิก ดังนั้นประสิทธิภาพการประมวลผลจึงใกล้เคียงกับเซรามิก แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ถูกหล่อขึ้นรูปและเผาผนึก หากจำเป็นต้องดำเนินการก็สามารถต่อสายดินได้เท่านั้น เนื่องจากเป็นเรื่องยากที่จะตัดเฉือน ผลิตภัณฑ์เฟอร์ไรต์ส่วนใหญ่จึงมีรูปร่างที่เรียบง่ายและมีความคลาดเคลื่อนของขนาดค่อนข้างมาก สินค้ารูปทรงบล็อกอยู่ในสภาพดีกว่าและสามารถกราวด์ได้ โดยทั่วไปแล้วเครื่องจักรรูปวงแหวนสามารถบดได้เพียงสองระนาบเท่านั้น ความคลาดเคลื่อนมิติอื่น ๆ จะได้รับเป็นเปอร์เซ็นต์ของขนาดที่ระบุ
เฟอร์ไรต์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายและราคาถูก ผู้ผลิตหลายรายจึงมีวงแหวนสำเร็จรูป สี่เหลี่ยม และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่มีรูปร่างและขนาดทั่วไปให้เลือก เนื่องจากเฟอร์ไรต์ทำจากเซรามิก จึงไม่มีปัญหาการกัดกร่อนโดยทั่วไป ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปไม่จำเป็นต้องมีการปรับสภาพพื้นผิว เช่น การชุบด้วยไฟฟ้าหรือการทาสี
2.แม่เหล็กยาง
แม่เหล็กยางเป็นแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยผงแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ที่ถูกพันธะผสมกับยางสังเคราะห์ ผลิตขึ้นผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การขึ้นรูปแบบอัดรีด การขึ้นรูปแบบรีด และการฉีดขึ้นรูป แม่เหล็กเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะคือความยืดหยุ่น ความยืดหยุ่น และความสามารถในการบิดงอ สามารถประดิษฐ์เป็นรูปทรงได้หลากหลาย รวมถึงแถบ ม้วน แผ่น บล็อก แหวน และรูปแบบที่ซับซ้อนอื่นๆ
ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กของมันอยู่ที่ 0.60 ~ 1.50 MGOe การใช้งานวัสดุแม่เหล็กยาง: ตู้เย็น ชั้นวางประกาศข้อความ ตัวยึดเพื่อแก้ไขวัตถุในตัวโลหะเพื่อใช้เป็นโฆษณาและตัวยึดอื่น ๆ นอกจากนี้ยังใช้กับของเล่น อุปกรณ์การสอน สวิตช์ และเซ็นเซอร์ของแผ่นแม่เหล็กได้อีกด้วย
แม่เหล็กยางส่วนใหญ่จะใช้ในมอเตอร์ขนาดเล็ก ตู้เย็น ตู้ฆ่าเชื้อ ตู้ครัว ของเล่น เครื่องเขียน โฆษณา และอุตสาหกรรมอื่น ๆ
3.ซาแมเรียมโคบอลต์
ส่วนประกอบหลักของแม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์คือซาแมเรียมและโคบอลต์ เนื่องจากวัสดุทั้งสองมีราคาแพง แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์จึงมีราคาแพงที่สุดในบรรดาแม่เหล็กหลายตัว ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กของแม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์สามารถเข้าถึง 30MGOe หรือสูงกว่านั้นได้
นอกจากนี้ แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ยังมีค่าแรงบีบบังคับสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง และสามารถใช้งานได้ในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงถึง 350 องศาเซลเซียส ดังนั้นจึงไม่สามารถเปลี่ยนได้ในหลายการใช้งาน แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์เป็นของผลิตภัณฑ์โลหะผง โดยทั่วไปผู้ผลิตจะเผาแม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ลงในช่องว่างสี่เหลี่ยมจัตุรัสตามขนาดและรูปร่างที่จำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป จากนั้นใช้ใบมีดเพชรเพื่อตัดให้เป็นขนาดที่เสร็จแล้ว เนื่องจากซาแมเรียมโคบอลต์เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า จึงสามารถแปรรูปได้โดยการตัดลวด
ตามทฤษฎี ซาแมเรียมโคบอลต์สามารถตัดเป็นรูปทรงต่างๆ ที่สามารถตัดด้วยลวดได้ หากไม่พิจารณาถึงการทำให้เป็นแม่เหล็กและขนาดที่ใหญ่กว่า แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีมาก และโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องเคลือบหรือทาสีป้องกันการกัดกร่อน นอกจากนี้ แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ยังเปราะมาก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะแปรรูปผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดเล็กหรือผนังบาง
4.โบรอนเหล็กนีโอดิเมียม (NdFeB)
NdFeB เป็นผลิตภัณฑ์แม่เหล็กที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและพัฒนาอย่างรวดเร็ว เป็นเวลากว่า 20 ปีแล้วที่ NdFeB ถูกประดิษฐ์ขึ้นและปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กสูงและแปรรูปง่าย ราคาจึงไม่สูงมาก ดังนั้นขอบเขตการใช้งานจึงขยายตัวอย่างรวดเร็ว
ปัจจุบัน พื้นที่พลังงานแม่เหล็กของ NdFeB เชิงพาณิชย์สามารถเข้าถึง 50MGOe ซึ่งเป็น 10 เท่าของเฟอร์ไรต์ NdFeB ยังเป็นของผลิตภัณฑ์โลหะผงและวิธีการแปรรูปคล้ายกับซาแมเรียมโคบอลต์
อุณหภูมิการทำงานสูงสุดของ NdFeB อยู่ที่ประมาณ 180 องศาเซลเซียส สำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โดยทั่วไปแนะนำให้ใช้อุณหภูมิไม่เกิน 140 องศาเซลเซียส NdFeB ไวต่อการกัดกร่อนมาก ดังนั้นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปส่วนใหญ่จึงนำไปชุบหรือเคลือบ
การรักษาพื้นผิวทั่วไปสำหรับ NdFeB ได้แก่ การชุบนิกเกิล การชุบสังกะสี การชุบอลูมิเนียม อิเล็กโทรโฟเรซิส และอื่น ๆ หากทำงานในสภาพแวดล้อมแบบปิด ก็สามารถเกิดฟอสเฟตได้เช่นกัน เนื่องจากคุณสมบัติทางแม่เหล็กสูงของ NdFeB จึงถูกนำมาใช้ในการใช้งานหลายอย่างเพื่อทดแทนวัสดุแม่เหล็กอื่น ๆ เพื่อลดขนาดของผลิตภัณฑ์ หากใช้แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ในการผลิตชิ้นส่วนโทรศัพท์มือถือ โทรศัพท์มือถือในปัจจุบันจะมีขนาดไม่เล็กกว่าครึ่งอิฐ
แม่เหล็กทั้ง แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ และแม่เหล็กนีโอไดเมียมเหล็กโบรอน มีความสามารถในการแปรรูปที่ดีกว่า ดังนั้นความคลาดเคลื่อนมิติของผลิตภัณฑ์จึงดีกว่าเฟอร์ไรต์มาก โดยทั่วไป ความคลาดเคลื่อนของขนาดสามารถเป็น (+/-)0.05 มม.
5.อลูมิเนียม-นิกเกิล-โคบอลต์ (AlNiCo)
แม่เหล็กอัลนิโกมีสองกระบวนการ: การหล่อและการเผาผนึก ในประเทศจีน แม่เหล็กอัลนิโคแบบหล่อนั้นพบได้ทั่วไปมากกว่า แม่เหล็กอัลนิโกมีผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงถึง 9 MGOe คุณสมบัติที่ดีที่สุดคือทนความร้อนและยังสามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 550 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม Alnico มีแนวโน้มที่จะล้างอำนาจแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กย้อนกลับ หากขั้วเดียวกันของ Alnico สองตัวถูกดันเข้าด้วยกัน สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กตัวใดตัวหนึ่งจะถูกล้างอำนาจแม่เหล็กหรือกลับด้าน จึงไม่เหมาะสำหรับการทำงานในสนามแม่เหล็กย้อนกลับ (เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า)
อัลนิโกมีความแข็งมากจนสามารถกราวด์และตัดลวดได้ แต่มีต้นทุนสูงกว่า ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปทั่วไปมีทั้งแบบบดอย่างดีและไม่บด Alnico มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในด้านเซ็นเซอร์
คุณสมบัติหลักของวัสดุแม่เหล็กถาวร
1.ความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กตกค้าง
หลังจากที่วัสดุแม่เหล็กถาวรถูกทำให้เป็นแม่เหล็กจนอิ่มตัวในสนามแม่เหล็กภายนอก เมื่อสนามแม่เหล็กภายนอกเป็นศูนย์ ค่าความแรงของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กถาวรจะสัมพันธ์โดยตรงกับความหนาแน่นของแม่เหล็กของช่องว่างอากาศในมอเตอร์ ยิ่งค่าความแรงของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กสูงขึ้นเท่าใด ความหนาแน่นของช่องว่างอากาศของมอเตอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ค่าคงที่แรงบิดค่าสัมประสิทธิ์ศักย์ผกผันและตัวบ่งชี้หลักอื่น ๆ ของมอเตอร์จะถึงค่าที่เหมาะสม โหลดไฟฟ้าและแม่เหล็กของมอเตอร์อาจเป็นความสัมพันธ์ที่เหมาะสมที่สุดระหว่างค่าต่างๆ และประสิทธิภาพของมอเตอร์สามารถเข้าถึงได้ดีที่สุด
2.การบีบบังคับ
มันหมายถึงความแรงของสนามแม่เหล็กย้อนกลับของวัสดุแม่เหล็กถาวรในกรณีของการทำให้เป็นแม่เหล็กอิ่มตัว เมื่อความแรงของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่เหลือลดลงเหลือศูนย์ ดัชนีนี้เกี่ยวข้องกับความสามารถในการต้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของมอเตอร์ ตัวคูณโอเวอร์โหลด และความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กของช่องว่างอากาศ และตัวบ่งชี้อื่นๆ ยิ่งการบังคับขู่เข็ญมากเท่าใด ความต้านทานการล้างอำนาจแม่เหล็กของมอเตอร์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งตัวคูณโอเวอร์โหลดมีขนาดใหญ่ขึ้นและความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับการล้างอำนาจแม่เหล็กที่แข็งแกร่งของสภาพแวดล้อมการทำงานแบบไดนามิกก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น ในเวลาเดียวกัน จะปรับปรุงสนามแม่เหล็กช่องว่างอากาศของมอเตอร์ด้วย
3.ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุด
หมายถึงค่าสูงสุดของพลังงานสนามแม่เหล็กที่ได้จากวัสดุแม่เหล็กถาวรไปยังวงจรแม่เหล็กภายนอก ดัชนีนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับปริมาณของวัสดุแม่เหล็กถาวรในมอเตอร์: ยิ่งระดับพลังงานแม่เหล็กสูงสุดมากเท่าไร พลังงานสนามแม่เหล็กที่วัสดุแม่เหล็กถาวรสามารถจ่ายให้กับวงจรแม่เหล็กภายนอกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าวัสดุแม่เหล็กถาวรจะน้อยลง ใช้ในมอเตอร์ภายใต้สภาวะกำลังเดียวกัน
4.ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ
อุณหภูมิเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กถาวร เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงทุกๆ 1 องศาเซลเซียส เปอร์เซ็นต์ของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติแม่เหล็กแบบผันกลับได้เรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของวัสดุแม่เหล็ก ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสามารถแบ่งออกเป็นค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเหนี่ยวนำแม่เหล็กคงเหลือและค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบีบบังคับ ดัชนีนี้มีผลกระทบอย่างมากต่อความเสถียรของสมรรถนะของมอเตอร์: ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูงขึ้น การเปลี่ยนแปลงของดัชนีเมื่อมอเตอร์ทำงานจากเย็นไปร้อนก็จะยิ่งมากขึ้น โดยจะจำกัดการใช้ช่วงอุณหภูมิของมอเตอร์โดยตรง และส่งผลทางอ้อมต่ออัตราส่วนปริมาตรกำลังของมอเตอร์
5. การบีบบังคับภายใน
นี่คือค่าของความแรงของสนามแม่เหล็กเมื่อความแรงแม่เหล็กตกค้าง (M) ลดลงเหลือศูนย์ ค่าของแรงบีบบังคับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ B=0 บนกราฟการล้างอำนาจแม่เหล็กบ่งชี้เพียงว่าแม่เหล็กถาวรไม่สามารถให้พลังงานแก่วงจรแม่เหล็กภายนอกได้ในขณะนี้ ไม่ได้หมายความว่าแม่เหล็กถาวรไม่มีพลังงานในตัวเอง อย่างไรก็ตาม ค่า coercivity ที่มอบให้เมื่อ M=0 บ่งชี้ว่าแม่เหล็กถาวรถูกล้างอำนาจแม่เหล็กแล้วอย่างแท้จริง และไม่มีการจัดเก็บพลังงานแม่เหล็ก แม้ว่าแรงบีบบังคับภายในจะไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับจุดทำงานของมอเตอร์ แต่แรงบีบบังคับที่แท้จริงของวัสดุแม่เหล็กถาวร ซึ่งแสดงให้เห็นว่าวัสดุแม่เหล็กถาวรมีพลังงานสนามแม่เหล็กและมีความสามารถในการต้านทานการล้างอำนาจแม่เหล็ก ขนาดของแรงบีบบังคับจากภายในมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความเสถียรของอุณหภูมิของวัสดุ PM ยิ่งค่า coercivity ที่แท้จริงสูง อุณหภูมิในการทำงานก็จะยิ่งสูงขึ้น วัสดุแม่เหล็กถาวร เป็นไปได้.