คู่มือการเลือกวัสดุแม่เหล็กถาวร

วัสดุแม่เหล็กถาวร เป็นวัสดุแม่เหล็กที่สามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้อย่างถาวร วัสดุแม่เหล็กถาวรทั่วไป ได้แก่ แม่เหล็กนีโอดิเมียม-เหล็ก-โบรอน โลหะผสมแม่เหล็กแข็งโคบอลต์ เฟอร์ไรต์ แม่เหล็ก AlNiCo และวัสดุกราไฟท์เหล็ก-เงิน วัสดุแม่เหล็กถาวรไม่ต้องการพลังงานภายนอกเมื่อทำงาน มีข้อดีหลายประการ เช่น การประหยัดพลังงานและความสะดวกสบาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วัสดุแม่เหล็กถาวรของธาตุหายากนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีแรงบีบบังคับสูงและพลังงานแม่เหล็กสูง และขนาดแม่เหล็กที่เล็กกว่าและบางกว่าก็สามารถนำมาใช้เพื่อสร้างวงจรแม่เหล็กของอุปกรณ์เพื่อให้ทราบถึงการทำงานของผลิตภัณฑ์ มันส่งเสริมการย่อขนาดและน้ำหนักเบาอย่างมาก อุปกรณ์แม่เหล็กถาวร.

วัสดุที่ใช้สร้างแม่เหล็กถาวรทำงานภายในส่วนล้างอำนาจแม่เหล็กของควอแดรนท์ที่สองของลูปฮิสเทรีซีส ตามความอิ่มตัวของแม่เหล็กและการทำให้เป็นแม่เหล็กอย่างกว้างขวาง เป็นวัสดุแม่เหล็กพื้นฐานที่สำคัญและมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวาง ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในโดเมนเทคโนโลยีขั้นสูง วัสดุแม่เหล็กถาวรได้พบการใช้งานอย่างกว้างขวางในภาคส่วนต่างๆ รวมถึงการบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ อุตสาหกรรมการทหาร การสื่อสารอิเล็กทรอนิกส์ การขนส่ง พลังงานทางอุตสาหกรรม และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค และอื่นๆ อีกมากมาย

ตามหลักการทำงาน การใช้งานแม่เหล็กถาวรสามารถแบ่งออกได้เป็น 5 ประเภท:

1.การแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล

หลักการ: ผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

กฎทางกายภาพ: กฎของแอมแปร์

การใช้งานทั่วไป: ลำโพง มอเตอร์ หูฟัง เครื่องมือวัด

2.การแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า

หลักการ: การเคลื่อนที่ของตัวนำสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

กฎทางกายภาพ: กฎของฟาราเดย์

การใช้งานทั่วไป: เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไมโครโฟน เซ็นเซอร์

3.การแปลงพลังงานกล

หลักการ: ปฏิกิริยาระหว่างขั้วของแม่เหล็กถาวรและระหว่างแม่เหล็กถาวรกับสารเฟอร์โรแมกเนติก

กฎฟิสิกส์: กฎของคูลอมบ์

การใช้งานทั่วไป: แม่เหล็กสำหรับการดูดซับ ตัวแยกแม่เหล็ก ตัวกรองแม่เหล็ก ข้อต่อแม่เหล็ก ถ้วยดูดแม่เหล็กถาวร

4. เอฟเฟกต์แม่เหล็กต่างๆ

หลักการ: ปฏิกิริยาระหว่างสนามแม่เหล็กกับแสง ไฟฟ้า และความร้อน

กฎหมายทางกายภาพ: ไม่มี

การใช้งานทั่วไป: เสียงสะท้อนแม่เหล็กนิวเคลียร์ ออสซิลเลเตอร์ ตัวแยกแสง

5.การใช้งานอื่นๆ

หลักการ: ผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่ออนุภาคที่มีประจุ  

กฎทางกายภาพ: กฎของลอเรนซ์

การใช้งานทั่วไป: แมกนีตรอน, แป้นเหยียบแก๊สอนุภาค, สเปกโตรมิเตอร์แม่เหล็ก, แมกนีตรอนสปัตเตอร์ริ่ง, สวิตช์ไฟฟ้า

วัสดุแม่เหล็กถาวรถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ในระยะแรกของการพัฒนาทางวิศวกรรม วิธีการเลือกวัสดุแม่เหล็กถาวรที่เหมาะสมเป็นคำถามที่วิศวกรทุกคนต้องพิจารณา วัสดุแม่เหล็กถาวรแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ดังนั้นเมื่อเลือกแม่เหล็กถาวร คุณต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการ เช่น ความแรงของสนามแม่เหล็กที่ต้องการ ความต้านทานต่ออุณหภูมิ ต้นทุน และกระบวนการผลิต เราขอแนะนำให้วิศวกรทำตามขั้นตอนด้านล่างนี้:

1. การกำหนดความต้องการความแรงของสนามแม่เหล็ก

แม่เหล็กถาวรถูกใช้เป็นหลักเพื่อให้สนามแม่เหล็กแบบพาสซีฟเป็นส่วนประกอบที่ใช้งานได้ (แทนที่จะเป็นชิ้นส่วนที่สวยงามหรือโครงสร้าง) ในระบบหรืออุปกรณ์ทั้งหมด ความแรงของสนามแม่เหล็กเป็นตัวบ่งชี้สำคัญของประสิทธิภาพของแม่เหล็กและเป็นองค์ประกอบหลักของการออกแบบทางวิศวกรรม การใช้ความแรงของสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรให้เกิดประโยชน์สูงสุดก็เป็นเป้าหมายพื้นฐานของการออกแบบอุปกรณ์แม่เหล็กถาวรด้วย วิศวกรสามารถระบุความแรงของสนามแม่เหล็กเป้าหมายผ่านการคำนวณ และใช้เป็นพื้นฐานในการเลือกวัสดุในภายหลัง

2.การเลือกวัสดุแม่เหล็กที่เหมาะสม

ในปัจจุบัน วัสดุแม่เหล็กถาวรที่ใช้กันทั่วไปในสาขาวิศวกรรม ได้แก่ NdFeB เผา, SmCo เผา, AlNiCo เผาหรือหล่อ, เฟอร์ไรต์เผาผนึก, แม่เหล็กเชื่อมติดและฉีดขึ้นรูป เช่นเดียวกับวัสดุใหม่จำนวนเล็กน้อย เช่น ไนโตรเจนเหล็กซาแมเรียม เป็นต้น วัสดุแม่เหล็กถาวรชนิดต่างๆ มีคุณสมบัติแม่เหล็กและลักษณะของวัสดุในตัวเอง วัสดุแม่เหล็กถาวรที่แตกต่างกันมีคุณสมบัติแม่เหล็กและลักษณะของวัสดุในตัวเอง

3.การกำหนดขนาดของแม่เหล็ก

ขนาดและรูปร่างของแม่เหล็กถาวรที่เลือกขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งานจริง เพื่อให้ทราบถึงความแรงของสนามแม่เหล็กจำนวนหนึ่ง ต้องใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรในปริมาณที่แตกต่างกัน และจำเป็นต้องใช้ปริมาณที่แตกต่างกัน ขนาดและรูปร่างของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการกำหนดโดยการคำนวณและการทดสอบ โดยคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น ข้อจำกัดของพื้นที่และทิศทางของสนามแม่เหล็ก

4.การประเมินความสามารถในการแปรรูปของแม่เหล็ก

ปัจจุบัน มีกระบวนการผลิตหลักสามขั้นตอนสำหรับวัสดุแม่เหล็กถาวรแบบธรรมดา: การเผาผนึก การหล่อ และการขึ้นรูป วัสดุแม่เหล็กถาวรแบบเผาและหล่อขึ้นชื่อว่ามีความแข็งและเปราะ โดยมีความเหนียวและความสามารถในการแปรรูปจำกัด โดยทั่วไปแล้ว วัสดุเหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นในช่องว่างก่อน จากนั้นจึงนำไปผ่านเทคนิคการตัดลวด การหั่น และการเจียรเพื่อการประมวลผลต่อไป อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถใช้วิธีการประมวลผลด้วยฮาร์ดแวร์ทั่วไปได้ เช่น การกลึง การกัด และการไส ผลิตภัณฑ์ทั่วไปส่วนใหญ่ที่ทำจากวัสดุเหล่านี้จะมีรูปทรงที่เรียบง่าย เช่น แผ่น วงแหวน และกระเบื้อง หากจำเป็นต้องใช้รูปร่างที่ซับซ้อนหรือความแม่นยำสูง จำเป็นต้องมีกระบวนการพิเศษ ซึ่งสามารถเพิ่มต้นทุนการประมวลผลได้อย่างมาก ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องพิจารณาปัจจัยในการประมวลผลเหล่านี้ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบผลิตภัณฑ์เบื้องต้น

5.การใส่ใจปัจจัยสภาพแวดล้อมในการทำงาน

สภาพแวดล้อมที่แม่เหล็กถาวรทำงานมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งาน อุณหภูมิ ความชื้น และการสัมผัสกับวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอาจส่งผลเสียต่อแม่เหล็ก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุแม่เหล็กที่เลือกได้รับการปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการใช้งานจริง NdFeB และเฟอร์ไรต์มีช่วงอุณหภูมิในการทำงานที่แคบ ในขณะที่ซาแมเรียมโคบอลต์และ AlNiCo มีช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้างกว่า

6. การแลกเปลี่ยนต้นทุนวัสดุ

ค่าใช้จ่ายของวัสดุแม่เหล็กถาวรประเภทต่างๆ นั้นแตกต่างกันอย่างมาก ดังนั้นควรพิจารณาการคัดเลือกอย่างเต็มที่เพื่อให้แน่ใจว่าต้นทุนโครงการได้รับการควบคุมในขณะที่ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ ยกตัวอย่างผลิตภัณฑ์ทรงกลมขนาด Φ10x10 มม. ซาแมเรียมโคบอลต์เผาผนึกมีราคาแพงที่สุด และเฟอร์ไรต์เผาผนึกมีราคาที่ถูกที่สุด

7. คำนึงถึงข้อกำหนดพิเศษอื่น ๆ

สถานการณ์การใช้งานบางอย่างอาจมีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับแม่เหล็ก เช่น ค่าแรงบังคับสูง ค่าคงตัวสูง หรือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ ในกรณีเช่นนี้ ขอแนะนำให้คุณติดต่อเราเพื่อหารือและประเมินข้อกำหนดพิเศษเฉพาะ

จากปัจจัยข้างต้น ประสิทธิภาพและลักษณะของวัสดุแม่เหล็กถาวรทั่วไปสรุปได้ดังนี้:

วัสดุแม่เหล็กถาวร NdFeB

แม่เหล็กถาวรนีโอดิเมียม-เหล็ก-โบรอน (NdFeB) เป็นวัสดุแม่เหล็กถาวรประสิทธิภาพสูงที่เปิดตัวในปี 1983

ข้อดี: 1. คุณสมบัติทางแม่เหล็กสูงกว่าแม่เหล็กถาวรโคบอลต์ของโลกที่หายาก การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่เหลือ การบีบบังคับการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดจะสูงมาก ปัจจุบันเป็นประสิทธิภาพแม่เหล็กที่ดีที่สุดของแม่เหล็กถาวร 2. คุ้มค่า เนื่องจากนีโอไดเมียมในปริมาณธาตุหายากของซาแมเรียมมากกว่าสิบเท่า ราคาของเหล็กและโบรอนจึงมีราคาถูกมากและในเวลาเดียวกันไม่มีโคบอลต์วัสดุเชิงกลยุทธ์ นี่คือเหตุผลว่าทำไม NdFeB จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายและแพร่หลายอย่างรวดเร็ว

ข้อเสีย: 1. อุณหภูมิกูรีต่ำ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูง ดังนั้นการสูญเสียแม่เหล็กจะมีมากขึ้นเมื่อใช้ที่อุณหภูมิสูง และเสถียรภาพทางความร้อนของคุณสมบัติแม่เหล็กไม่ดี 2. เนื่องจากมีเหล็กและนีโอไดเมียมจำนวนมากจึงเกิดสนิมและกัดกร่อนได้ง่าย

แม่เหล็กโคบอลต์ Samarium

แม่เหล็กโคบอลต์ซาแมเรียมเป็นวัสดุแม่เหล็กชนิดหนึ่งที่ทำจากซาแมเรียม โคบอลต์ และวัสดุโลหะหายากอื่น ๆ โดยการแบ่งสัดส่วน การหลอม และการกลั่นเป็นโลหะผสม หลังจากการบด การกด และการเผาผนึก มีผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงและค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำมาก อุณหภูมิในการทำงานสูงสุดสามารถเข้าถึง 350 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิติดลบไม่จำกัด ในอุณหภูมิในการทำงานมากกว่า 180 องศาเซลเซียส ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดและความเสถียรของอุณหภูมิและความเสถียรทางเคมีมากกว่าวัสดุแม่เหล็กถาวรนีโอดิเมียมเหล็กโบรอน แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์มีความต้านทานการกัดกร่อนและการเกิดออกซิเดชันที่แข็งแกร่ง พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ, อุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ, อุปกรณ์ไมโครเวฟ, การสื่อสาร, อุปกรณ์ทางการแพทย์, เครื่องมือ, เมตร, อุปกรณ์ส่งผ่านแม่เหล็กทุกชนิด, เซ็นเซอร์, โปรเซสเซอร์แม่เหล็ก, มอเตอร์, เครนแม่เหล็กและอื่น ๆ

แม่เหล็ก AlNiCo

คุณสมบัติของแม่เหล็ก AlNiCo: เป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยอะลูมิเนียม นิกเกิล โคบอลต์ เหล็ก และธาตุโลหะอื่นๆ กระบวนการหล่อสามารถแปรรูปเป็นขนาดและรูปร่างต่าง ๆ ได้ด้วยความสามารถในการทำงานที่ดี การหล่อแม่เหล็กถาวร AlNiCo มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่สามารถย้อนกลับได้ต่ำที่สุด อุณหภูมิในการทำงานอาจสูงถึง 600 องศาเซลเซียสหรือมากกว่า ส่วนใหญ่จะใช้ในชิ้นส่วนยานยนต์ เครื่องมือวัด อะคูสติกไฟฟ้า มอเตอร์ การสอน และการทหารการบินและอวกาศ และสาขาอื่นๆ มีชื่อเสียงในด้านค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อความชื้น ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และมีเสถียรภาพในการทำงานที่ดี

แม่เหล็กเฟอร์ไรต์

เฟอร์ไรต์ผลิตโดยวิธีกระบวนการเซรามิก มีพื้นผิวแข็งและเป็นวัสดุที่เปราะ แม่เหล็กเฟอร์ไรต์กลายเป็นแม่เหล็กถาวรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากมีความทนทานต่ออุณหภูมิที่ดี ราคาต่ำ และประสิทธิภาพปานกลาง แม่เหล็กเฟอร์ไรต์มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กสูง มีเสถียรภาพด้านเวลาที่ดีและมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในมิเตอร์ไฟฟ้า เครื่องมือ มอเตอร์ ระบบควบคุมอัตโนมัติ อุปกรณ์ไมโครเวฟ เรดาร์ และอุปกรณ์ทางการแพทย์

เมื่อเลือกวัสดุแม่เหล็กถาวร สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาปัจจัยข้างต้น และเลือกวัสดุที่เหมาะสมตาม ข้อกำหนดของโครงการ. หากคุณมีข้อสงสัยใดๆ ในระหว่างขั้นตอนการประเมิน โปรดติดต่อเราได้ตลอดเวลา เราพร้อมให้คำแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญและความช่วยเหลืออย่างครอบคลุมเพื่อตอบสนองความต้องการของคุณ