Свойство высокоэнергетических магнитов и их применение

Информация - Физика

Другие материалы по предмету Физика

Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра общей электротехники

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

Свойство высокоэнергетических магнитов и их применение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2012

ВВЕДЕНИЕ

 

ХХ век характеризуется огромными достижениями в разных областях науки и техники. Одним из таких направлений является создание электротехнологических процессов, основанных на воздействии высокочастотных электромагнитных полей на проводящие материалы и среды. Создаются технологические процессы, связанные с нагревом металлов (термообработка, высокочастотная сварка, нагрев заготовок перед пластической деформацией), полупроводниковых материалов (выращивание монокристаллов кремния, германия, окислов, имеющих высокую температуру плавления и т.п.), ионизированных газов с получением водорода и др., сфероидизация частиц, переработка жидких радиоактивных отходов и т.п.).

Применение этих процессов и перспективы их развития обусловлены рядом постоянно действующих факторов:

высоким качеством нагрева вследствие быстроты процесса, отсутствием загрязнений, достижимостью любых температур, возможностью использования различных атмосфер и вакуума и т.д.; существует ряд процессов, реализация которых без индукционного нагрева практически невозможна;

гибкостью и высокой точностью управления из-за малой инерционности процесса, возможностью точного дозирования энергии, наличием нескольких каналов управления;

сбережением материальных, трудовых и во многих случаях энергетических ресурсов за счёт уменьшения потерь материала в процессе нагрева, повышения качества продукции, увеличения производительности (изменение структуры топливно-энергетического баланса делает электроэнергию наиболее перспективным энергоносителем для промышленного нагрева;

уменьшением вредных воздействий на окружающую среду и улучшением условий труда обслуживающего персонала.

Одним из полезных процессов является намагничивание постоянных магнитов.

На основании расчета процесса намагничивания постоянных магнитов (ПМ) из редкоземельных материалов (РЗМ), а также многочисленных экспериментальных исследований было разработано специальное технологическое оборудование для намагничивания редкоземельных постоянных магнитов в составе роторов двигателей 5ДВМ. Применением же импульсных намагничивающих установок, способных накапливать энергию с помощью конденсаторной батареи можно достаточно легко достичь большего уровня напряженности магнитного поля.

С конца 70-х - начала 80-х г.г. прошедшего столетия авторским коллективом разрабатываются установки импульсного поля и проводятся исследования процессов импульсного намагничивания редкоземельных ПМ. Новая установка УИН-3000 разработана специально для обеспечения производства двигателей 5ДВМ и комплектуется индукторными системами в зависимости от габарита двигателя, подлежащего намагничиванию.

Следует отметить, что за последние 10-20 лет появилось большое разнообразие марок ПМ из РЗМ на основе соединения SmCo5, Sm2Co17, и N2Fe14B, которые имеют значение энергетического произведения (ВН)мах до 350 кДж/м^3 и более, значение остаточной индукции Вr в пределах от 0,7 до 1,3 Тл и более, коэрцитивной силы по намагниченности Нсм в пределах 1000 - 2000 кА/м и более. Уровень напряженности магнитного поля, требуемого для их намагничивания довольно высок и находится в интервале Н = 3200 - 4000 кА/м, а иногда и выше. Указанный уровень поля трудно достичь в устройствах стационарного магнитного поля.

МАГНИТЫ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ

 

Редкоземельные магниты - это магниты, произведенные с добавлением элементов лантаноидной группы. Двумя элементами этой группы, наиболее часто используемыми при производстве постоянных магнитов, являются неодим (Nd) и самарий (Sm). Существует большое количество смесей и сплавов с использованием этих элементов, но наиболее часто используются сплавы неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) и самарий-кобальт (SmCo).

Магниты Nd-Fe-B делятся на два вида: спеченные и магнитопласты. Спеченные магниты изготавливаются по технологии порошковой металлургии, обладают высокими магнитными свойствами, но дороги в производстве и хрупки. Магнитопласты используют полимерный наполнитель для удержания частиц магнитного сплава, обладают более слабыми магнитными свойствами, но дешевы, пластичны и легко обрабатываются.

Материалы, используемые для производства постоянных магнитов.

Существует 4 класса современных коммерческих магнитов, каждый из которых основывается на своем составе используемых материалов. Внутри каждого класса различают семейства градаций со своими магнитными свойствами. Эти основные классы следующие:

Неодим-железо-бор (Nd-Fe-B, NdFeB, NIB);

Самарий-кобальт (SmCo);

Альнико (Alnico);

Керамические (ферриты).

Таблица, приведенная ниже, представляет некоторые специальные характеристики этих классов постоянных магнитов.

 

МатериалBr (Гс)Hc (Э)(BH)max (МГсЭ)TcofBr (% на С)Tmax (С)Tcur (С)Nd-Fe-B128001230040-0.12150310SmCo10500920026-0.04300750Альнико125006405.5-0.02540860Керамические390032003.5-0.20300460

Современные магнитные материалы.

Магниты из сплава неодим-железо-бор и самарий-кобальт известны также как редкоземельные магниты, так как в их состав входят элементы редкозем?/p>