ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับวัสดุแม่เหล็กถาวร

แม่เหล็กถาวร วัสดุหรือวัสดุแม่เหล็กแข็งมีลักษณะเด่นคือสนามแอนไอโซทรอปิกสูง แรงบีบสูง พื้นที่ลูปฮิสเทอรีซิสขนาดใหญ่ และค่าสนามแม่เหล็กสูงสำหรับการทำให้แม่เหล็กอิ่มตัว วัสดุเหล่านี้ยังคงรักษาไว้ แม่เหล็กถาวร เป็นเวลานานมากแม้หลังจากที่สนามแม่เหล็กภายนอกถูกกำจัดออกไปแล้วก็ตาม

ประเภทของวัสดุแม่เหล็กถาวร

1.เฟอร์ไรท์

เป็นวัสดุแม่เหล็กประเภทหนึ่งที่ไม่ใช่โลหะ เรียกอีกอย่างว่าเซรามิกแม่เหล็ก เปิดวิทยุธรรมดาๆ ขึ้นมา เราจะเห็นว่าแม่เหล็กภายในลำโพงคือเฟอร์ไรต์

เฟอร์ไรต์เป็นวัสดุที่มีแม่เหล็กอ่อนมาก ปัจจุบันมีพลังงานแม่เหล็กสูงสุดเพียง 4MGOe ขึ้นไป อย่างไรก็ตาม ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของวัสดุนี้คือราคาถูก จึงมีการนำไปใช้ในหลายๆ ด้าน

เฟอร์ไรต์เป็นวัสดุเซรามิก ดังนั้นความสามารถในการทำงานจึงเหมือนกับเซรามิก แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ถูกหล่อและเผา หากจำเป็นต้องกลึง จะต้องเจียรให้เรียบเท่านั้น เนื่องจากกลึงได้ยาก ผลิตภัณฑ์เฟอร์ไรต์ส่วนใหญ่จึงมีรูปร่างเรียบง่ายและค่าความคลาดเคลื่อนของมิติค่อนข้างสูง ผลิตภัณฑ์ทรงบล็อกมีสภาพดีกว่าและสามารถเจียรได้ โดยทั่วไปแล้ว เครื่องจักรทรงวงแหวนสามารถเจียรได้เพียงสองระนาบ ค่าความคลาดเคลื่อนของมิติอื่นๆ จะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของขนาดที่กำหนด

เฟอร์ไรต์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายและมีราคาไม่แพง ผู้ผลิตหลายรายมีแหวน สี่เหลี่ยม และผลิตภัณฑ์อื่นๆ มากมายที่มีรูปร่างและขนาดทั่วไปที่พร้อมใช้สำหรับเฟอร์ไรต์ เนื่องจากเฟอร์ไรต์ทำจากวัสดุเซรามิก จึงไม่มีปัญหาเรื่องการกัดกร่อน ไม่จำเป็นต้องชุบด้วยไฟฟ้าหรือทาสีเพื่อการตกแต่งพื้นผิวสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

2.แม่เหล็กยาง

แม่เหล็กยางเป็นแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยผงแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ที่เชื่อมติดกันผสมกับยางสังเคราะห์ สามารถแปรรูปได้โดยการขึ้นรูปโดยการอัดรีด การขึ้นรูปโดยการรีดแผ่น และการฉีดขึ้นรูป แม่เหล็กยางมีความยืดหยุ่นและสามารถบิดได้ และสามารถทำเป็นแถบ ม้วน แผ่น บล็อก แหวน และรูปแบบอื่นๆ อีกมากมาย

ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กยาง 0.60 ~ 1.50 MGOe นำไปใช้งาน เช่น ตู้เย็น ชั้นวางข้อความ อุปกรณ์ยึดเพื่อยึดวัตถุเข้ากับตัวโลหะเพื่อใช้เป็นโฆษณา และสิ่งยึดอื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ทำของเล่น อุปกรณ์การสอน สวิตช์ และเซ็นเซอร์ของแผ่นแม่เหล็กได้อีกด้วย

แม่เหล็กยางส่วนใหญ่ใช้สำหรับมอเตอร์ไมโคร ตู้เย็น ตู้ฆ่าเชื้อ ตู้ครัว เครื่องเขียน อุตสาหกรรมโฆษณา การทดลอง ฯลฯ

3.ซาแมเรียมโคบอลต์

Magnetmagnet มีซาแมเรียมและโคบอลต์เป็นส่วนผสมหลัก เนื่องจากราคาของวัสดุพื้นฐานทั้งสองชนิดนี้สูงมาก แม่เหล็ก SmCo จึงมีราคาแพงที่สุดในบรรดาแม่เหล็กหลายประเภท ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กของแม่เหล็ก SmCo สูงถึง 30MGOe หรือสูงกว่านั้น

นอกจากนี้ แม่เหล็ก SmCo ยังมีแรงกดสูงมากและทนต่ออุณหภูมิได้ดี แม่เหล็กชนิดนี้สามารถทำงานในอุณหภูมิสูงได้ถึง 350 องศาเซลเซียส และยังมีการใช้งานอื่นๆ มากมายที่สามารถทดแทนแม่เหล็กชนิดนี้ได้ แม่เหล็กโคบอลต์ถือได้ว่าเป็นผลิตภัณฑ์ชนิดหนึ่งที่เรียกว่าผงโลหะวิทยา โดยทั่วไปแล้ว ผู้ผลิตจะหลอมแม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์เป็นชิ้นสี่เหลี่ยมขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างที่ต้องการสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป จากนั้นจึงใช้ใบเลื่อยเพชรตัดแม่เหล็กให้ได้ขนาดสำเร็จรูป เนื่องจากซาแมเรียมโคบอลต์เป็นสื่อไฟฟ้า จึงสามารถตัดด้วยลวดได้

ตามทฤษฎีแล้ว หากไม่เกี่ยวข้องกับการทำให้เป็นแม่เหล็กและขนาดที่ใหญ่ขึ้น ก็สามารถตัดซามาเรียมโคบอลต์ให้เป็นรูปร่างที่ตัดด้วยลวดได้ แม่เหล็กซามาเรียมโคบอลต์มีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีมาก และโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องชุบหรือทาสีป้องกันการกัดกร่อน นอกจากนี้ แม่เหล็กซามาเรียมโคบอลต์ยังเปราะบางมาก และไม่ง่ายที่จะแปรรูปผลิตภัณฑ์ขนาดเล็กหรือผนังบาง

4.โบรอนเหล็กนีโอดิเมียม (NdFeB)

NdFeB เป็นผลิตภัณฑ์แม่เหล็กที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและพัฒนาอย่างรวดเร็ว เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กสูงและแปรรูปง่าย NdFeB จึงไม่มีราคาสูงนักและจึงมีการใช้งานที่ขยายตัวมากขึ้น แม้ว่า NdFeB จะถูกคิดค้นและนำไปใช้งานมาแล้วกว่า 20 ปีก็ตาม

ปัจจุบัน พื้นที่พลังงานแม่เหล็กของ NdFeB เชิงพาณิชย์สามารถเข้าถึง 50MGOe ซึ่งเป็น 10 เท่าของเฟอร์ไรต์ NdFeB ยังเป็นของผลิตภัณฑ์โลหะผงและวิธีการแปรรูปคล้ายกับซาแมเรียมโคบอลต์

อุณหภูมิในการทำงานของ NdFeB อยู่ที่ประมาณ 180 องศาเซลเซียส โดยทั่วไปไม่แนะนำให้เกิน 140 องศาเซลเซียสสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง NdFeB กัดกร่อนได้ง่ายมาก ดังนั้นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปส่วนใหญ่จึงได้รับการชุบหรือเคลือบ

การเคลือบผิวแบบเดิมสำหรับ NdFeB ได้แก่ การชุบนิกเกิล การชุบสังกะสี การชุบอลูมิเนียม การวิเคราะห์ด้วยอิเล็กโทรโฟรีซิส และอื่นๆ หากใช้งานในสภาพแวดล้อมแบบปิดก็สามารถทำฟอสเฟตได้เช่นกัน เนื่องจาก NdFeB มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กสูง จึงมีการใช้งานจำนวนมากเพื่อทดแทนวัสดุแม่เหล็กอื่นๆ เพื่อลดขนาดของผลิตภัณฑ์ โทรศัพท์มือถือในปัจจุบันคงมีขนาดไม่เล็กไปกว่าครึ่งก้อน หากใช้แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ในการผลิตชิ้นส่วน

แม่เหล็กทั้งสองชนิด ได้แก่ แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์และแม่เหล็กนีโอดิเมียมเหล็กโบรอน มีคุณสมบัติในการตัดเฉือนที่ดี ดังนั้น ความคลาดเคลื่อนของขนาดผลิตภัณฑ์จึงดีกว่าเฟอร์ไรต์มาก โดยทั่วไป ความคลาดเคลื่อนของขนาดสามารถอยู่ที่ (+/-)0.05 มม.

5.อลูมิเนียม-นิกเกิล-โคบอลต์ (AlNiCo)

แม่เหล็ก Alnico มี 9 กระบวนการ คือ การหล่อและการเผาผนึก ในขณะที่ในประเทศจีน แม่เหล็ก Alnico แบบหล่อเป็นที่นิยมมากกว่า แม่เหล็ก Alnico มีผลผลิตพลังงานแม่เหล็กสูงถึง 550 MGOe คุณสมบัติที่ดีที่สุดของมอเตอร์คือความเสถียรของอุณหภูมิ แม่เหล็ก Alnico ทนความร้อนและยังสามารถทำงานได้อย่างเหมาะสมที่อุณหภูมิสูงถึง XNUMX° เซลเซียส อย่างไรก็ตาม Alnico มีแนวโน้มที่จะสลายแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กย้อนกลับ หากขั้วเดียวกันของ Alnico สองตัวถูกผลักเข้าหากัน สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กตัวใดตัวหนึ่งจะถูกสลายแม่เหล็กหรือกลับขั้ว ดังนั้น จึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในสนามแม่เหล็กย้อนกลับเช่นเดียวกับมอเตอร์ไฟฟ้า

Alnico มีความแข็งมากจนสามารถเจียรและตัดลวดได้ แต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่า ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปโดยทั่วไปมีทั้งแบบเจียรดีและแบบไม่ได้เจียร Alnico ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเซ็นเซอร์

คุณสมบัติหลักของวัสดุแม่เหล็กถาวร

1. ความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กตกค้าง

เมื่อวัสดุแม่เหล็กถาวรในสนามแม่เหล็กภายนอกถึงจุดอิ่มตัว ค่าความแรงเหนี่ยวนำแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กถาวรจะสัมพันธ์กับความหนาแน่นของแม่เหล็กของช่องว่างอากาศในมอเตอร์ เมื่อสนามแม่เหล็กภายนอกเป็นศูนย์ ยิ่งค่าความเข้มเหนี่ยวนำแม่เหล็กมากขึ้น ความหนาแน่นของช่องว่างอากาศของมอเตอร์ก็จะมากขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์แรงบิด ค่าสัมประสิทธิ์แรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ และดัชนีหลักอื่น ๆ ของมอเตอร์จะถึงค่าที่เหมาะสมที่สุด โหลดไฟฟ้าและโหลดแม่เหล็กของมอเตอร์สามารถเป็นความสัมพันธ์ที่เหมาะสมที่สุดระหว่างค่าและประสิทธิภาพของมอเตอร์ได้ดีที่สุด

2. การใช้กำลังบังคับ

หมายถึงความแรงของสนามแม่เหล็กตรงข้ามของวัสดุแม่เหล็กถาวรในกรณีที่แม่เหล็กอิ่มตัวเมื่อความแรงเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่เหลือลดลงเป็นศูนย์ ดัชนีนี้เกี่ยวข้องกับความสามารถในการป้องกันการถอดแม่เหล็กของมอเตอร์ ตัวคูณโอเวอร์โหลด ความหนาแน่นของแม่เหล็กช่องว่างอากาศ และตัวบ่งชี้อื่นๆ ยิ่งแรงบังคับมากเท่าไร ความสามารถในการป้องกันการถอดแม่เหล็กของมอเตอร์ก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น ตัวคูณโอเวอร์โหลดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และการปรับตัวให้เข้ากับการถอดแม่เหล็กที่รุนแรงของสภาพแวดล้อมการทำงานแบบไดนามิกก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น ในเวลาเดียวกัน การทำให้แม่เหล็กช่องว่างอากาศของมอเตอร์มีแม่เหล็กก็จะดีขึ้นเช่นกัน

3. ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุด

เป็นค่าพลังงานสนามแม่เหล็กสูงสุดที่วัสดุแม่เหล็กถาวรสามารถจ่ายให้กับวงจรแม่เหล็กภายนอกได้ ดัชนีนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับปริมาณของวัสดุแม่เหล็กถาวรในมอเตอร์ ยิ่งระดับพลังงานแม่เหล็กสูงสุดสูงขึ้นเท่าใด วัสดุแม่เหล็กถาวรก็สามารถจ่ายพลังงานสนามแม่เหล็กให้กับวงจรแม่เหล็กภายนอกได้มากขึ้นเท่านั้น นั่นคือ มีการใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรน้อยลงในมอเตอร์ภายใต้สภาวะพลังงานเดียวกัน

4.ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ

อุณหภูมิเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่มีผลต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กถาวร เปอร์เซ็นต์ของการเปลี่ยนแปลงที่กลับคืนได้ของคุณสมบัติทางแม่เหล็กเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงทุกๆ 1 องศาเซลเซียส เรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของวัสดุแม่เหล็ก ดัชนีนี้สามารถแบ่งได้เป็น XNUMX ประเภท ได้แก่ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิการเหนี่ยวนำแม่เหล็กคงเหลือและค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแรงกด ดัชนีนี้มีบทบาทสำคัญในเสถียรภาพของประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ เมื่อค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูงขึ้น ปริมาณการเปลี่ยนแปลงจะมากขึ้นจากการทำงานขณะเย็นเป็นการทำงานขณะร้อน ดังนั้น จึงจำกัดช่วงอุณหภูมิการใช้งานของมอเตอร์โดยตรง และส่งผลต่ออัตราส่วนกำลังและปริมาตรโดยอ้อม

5. ความกดดันภายใน

เป็นค่าของความแรงของสนามแม่เหล็กที่ความแรงของการทำให้เป็นแม่เหล็กที่เหลือลดลงเป็นศูนย์ ค่าแรงเหนี่ยวนำแม่เหล็กบนเส้นโค้งการขจัดแม่เหล็กที่ B=0 หมายความว่าแม่เหล็กถาวรในขณะนั้นไม่สามารถให้พลังงานกับวงจรแม่เหล็กภายนอกได้ ในขณะที่แม่เหล็กถาวรมีพลังงาน อย่างไรก็ตาม ค่าแรงเหนี่ยวนำเมื่อ M=0 บ่งชี้ว่าแม่เหล็กถาวรได้รับการขจัดแม่เหล็กและไม่มีการกักเก็บพลังงานแม่เหล็ก แรงเหนี่ยวนำที่แท้จริงนั้นไม่เกี่ยวข้องกับจุดทำงานของมอเตอร์โดยตรง ในขณะที่เป็นแรงเหนี่ยวนำที่แท้จริงของวัสดุแม่เหล็กถาวรและแสดงให้เห็นว่าวัสดุแม่เหล็กถาวรครอบครองพลังงานของสนามแม่เหล็กและยังมีความสามารถในการต่อต้านการขจัดแม่เหล็กอีกด้วย ขนาดของแรงเหนี่ยวนำที่แท้จริงนั้นเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับเสถียรภาพของอุณหภูมิของวัสดุ PM ยิ่งแรงเหนี่ยวนำที่แท้จริงมีค่ามาก อุณหภูมิในการทำงานก็จะสูงขึ้นสำหรับวัสดุ PM วัสดุแม่เหล็กถาวร.