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Materiali a magneti permanenti sono materiali magnetici che possono generare permanentemente un campo magnetico. I comuni materiali magnetici permanenti includono magneti al neodimio-ferro-boro, leghe magnetiche dure di cobalto, ferrite, magneti AlNiCo e materiali in grafite ferro-argento. I materiali magnetici permanenti non richiedono input di energia esterna durante il funzionamento. Hanno molti vantaggi come il risparmio energetico e la comodità. In particolare, i materiali magnetici permanenti delle terre rare sono caratterizzati sia da elevata coercività che da un elevato prodotto di energia magnetica, e dimensioni magnetiche più piccole e sottili possono essere utilizzate per formare il circuito magnetico del dispositivo per realizzare la funzione del prodotto. Promuove notevolmente la miniaturizzazione e la leggerezza dispositivi a magneti permanenti.
I materiali utilizzati per creare magneti permanenti operano all'interno del segmento di smagnetizzazione del secondo quadrante del ciclo di isteresi, dopo un'ampia saturazione magnetica e magnetizzazione. Sono materiali magnetici fondamentali cruciali con una vasta gamma di applicazioni. Come componenti essenziali nei settori high-tech, i materiali magnetici permanenti hanno trovato ampio utilizzo in vari settori tra cui quello aerospaziale, della difesa nazionale, dell’industria militare, delle comunicazioni elettroniche, dei trasporti, dell’energia industriale e dell’elettronica di consumo, tra gli altri.
Secondo il principio di funzionamento, le applicazioni dei magneti permanenti possono essere suddivise in cinque categorie:
1.Conversione dell'energia elettrica in energia meccanica
Principio: effetto dei campi magnetici sui conduttori percorsi da corrente
Legge Fisica: Legge di Ampere
Applicazione tipica: altoparlanti, motori, cuffie, strumenti di misura
2.Conversione dell'energia meccanica in energia elettrica
Principio: Il movimento di un conduttore rispetto a un campo magnetico produce una forza elettromotrice indotta
Legge fisica: legge di Faraday
Applicazione tipica: generatori, microfoni, sensori
3.Conversione tra energie meccaniche
Principio: Interazione tra i poli di un magnete permanente e tra un magnete permanente e una sostanza ferromagnetica
Legge fisica: legge di Coulomb
Applicazione tipica: Magneti per adsorbimento, separatori magnetici, filtri magnetici, giunti magnetici, ventose magnetiche permanenti
4.Vari effetti magnetici
Principio: Interazioni tra campi magnetici e luce, elettricità e calore
Legge fisica: Nessuna
Applicazione tipica: risonanze magnetiche nucleari, oscillatori, isolatori ottici
5.Altre applicazioni
Principio: effetto dei campi magnetici sulle particelle cariche
Legge fisica: legge di Lorentz
Applicazione tipica: magnetroni, pedali del gas particellare, spettrometri magnetici, sputtering di magnetroni, interruttori elettrici
I materiali a magneti permanenti sono ampiamente utilizzati. Nella fase iniziale dello sviluppo tecnico, come scegliere il giusto materiale per i magneti permanenti è una questione che ogni ingegnere deve prendere in considerazione. Ogni materiale a magnete permanente ha le sue caratteristiche uniche. Pertanto, quando si seleziona un magnete permanente, è necessario considerare una serie di fattori come l’intensità del campo magnetico richiesta, la resistenza alla temperatura, il costo e il processo di produzione. Consigliamo agli ingegneri di seguire i passaggi descritti di seguito:
1.Determinazione dei requisiti di intensità del campo magnetico
I magneti permanenti vengono utilizzati principalmente per fornire campi magnetici passivi come componente funzionale (piuttosto che come parte estetica o strutturale) in un intero sistema o dispositivo. L'intensità del campo magnetico è un indicatore chiave delle prestazioni del magnete e un elemento fondamentale della progettazione ingegneristica. Come massimizzare l'uso dell'intensità del campo magnetico dei magneti permanenti è anche l'obiettivo fondamentale della progettazione dei magneti dei dispositivi a magneti permanenti. Gli ingegneri possono determinare l'intensità del campo magnetico target attraverso calcoli e utilizzarla come base per la successiva selezione del materiale.
2.Selezione dei materiali magnetici idonei
Attualmente, i materiali magnetici permanenti comunemente utilizzati nel campo dell'ingegneria includono NdFeB sinterizzato, SmCo sinterizzato, AlNiCo sinterizzato o fuso, ferrite sinterizzata, magneti legati e stampati a iniezione, nonché un piccolo numero di nuovi materiali, come l'azoto samario-ferro, ecc. Diversi materiali magnetici permanenti hanno le proprie proprietà magnetiche e caratteristiche del materiale. Diversi materiali magnetici permanenti hanno le proprie proprietà magnetiche e caratteristiche del materiale.
3.Determinazione della dimensione dei magneti
La dimensione e la forma dei magneti permanenti selezionati dipendono dai requisiti specifici dell'applicazione reale. Per realizzare una certa intensità del campo magnetico, vengono utilizzate quantità diverse di materiali magnetici permanenti e sono necessarie quantità diverse. La dimensione e la forma richieste del prodotto vengono determinate mediante calcoli e test, tenendo conto di fattori quali i vincoli di spazio e la direzione del campo magnetico.
4.Valutazione della processabilità del magnete
Attualmente esistono tre processi di produzione primari per i materiali magnetici permanenti convenzionali: sinterizzazione, fusione e stampaggio. I materiali a magneti permanenti sinterizzati e fusi sono noti per essere rigidi e fragili, con tenacità e lavorabilità limitate. Tipicamente, questi materiali vengono prima formati in pezzi grezzi e poi sottoposti a tecniche di taglio, affettatura e macinazione a filo per l'ulteriore lavorazione. Tuttavia, non possono essere sottoposti ai normali metodi di lavorazione dell'hardware come tornitura, fresatura e piallatura. La maggior parte dei prodotti convenzionali realizzati con questi materiali hanno forme semplici come fogli, anelli e piastrelle. Se sono necessarie forme complesse o elevata precisione, sono necessari processi speciali che possono aumentare notevolmente i costi di lavorazione. Pertanto, è fondamentale considerare questi fattori di lavorazione durante la fase iniziale di progettazione del prodotto.
5.Attenzione ai fattori dell'ambiente di lavoro
L'ambiente in cui opera un magnete permanente ha un impatto significativo sulle sue prestazioni e sulla sua durata. La temperatura, l'umidità e l'esposizione a materiali corrosivi possono influire negativamente sul magnete. È quindi necessario garantire che i materiali magnetici selezionati siano adatti all'ambiente applicativo reale. NdFeB e ferrite hanno un intervallo di temperature operative ristretto, mentre samario cobalto e AlNiCo hanno un intervallo di temperature operative più ampio.
6.Compromessi sui costi dei materiali
Il costo dei diversi tipi di materiali a magnete permanente varia notevolmente. Pertanto, si dovrebbe prestare piena attenzione alla selezione per garantire che il costo del progetto sia controllato pur soddisfacendo i requisiti di prestazione. Prendendo come esempio i prodotti rotondi da Φ10x10mm, il samario-cobalto sinterizzato è il più costoso e la ferrite sinterizzata è la meno costosa.
7.Attenzione ad altri requisiti speciali
Alcuni scenari applicativi possono avere requisiti specifici per i magneti, come elevata coercività, elevata rimanenza o basso coefficiente di temperatura. In questi casi, si consiglia di contattarci per discutere e valutare le specifiche esigenze particolari.
Sulla base dei fattori di cui sopra, le prestazioni e le caratteristiche dei comuni materiali a magneti permanenti sono riassunte come segue:
Materiale del magnete permanente NdFeB
I magneti permanenti al neodimio-ferro-boro (NdFeB) sono materiali magnetici permanenti ad alte prestazioni introdotti nel 1983.
Vantaggi: 1. Le proprietà magnetiche sono superiori ai magneti permanenti al cobalto delle terre rare, l'induzione magnetica residua, la coercività dell'induzione magnetica, il prodotto massimo di energia magnetica sono molto elevati, è attualmente la migliore prestazione magnetica dei magneti permanenti; 2. conveniente, poiché il neodimio contenuto nelle terre rare del samario è più di una dozzina di volte, anche il prezzo del ferro e del boro è molto economico e, allo stesso tempo, non contiene il materiale strategico cobalto. Questo è il motivo per cui NdFeB è stato ampiamente utilizzato e reso rapidamente popolare.
Svantaggi: 1. bassa temperatura Curie, coefficiente di temperatura elevato, quindi la perdita magnetica è maggiore se utilizzato a temperature elevate e la stabilità termica delle proprietà magnetiche è scarsa; 2. a causa della grande quantità di ferro e neodimio, è facile arrugginire e corrodersi.
Magnete in samario-cobalto
Il magnete in samario cobalto è un tipo di materiale magnetico costituito da samario, cobalto e altri materiali metallici delle terre rare mediante dosaggio, fusione e raffinazione in lega, dopo frantumazione, pressatura e sinterizzazione. Ha un prodotto ad alta energia magnetica e un coefficiente di temperatura molto basso. La temperatura massima di funzionamento può raggiungere i 350 gradi Celsius e la temperatura negativa non è limitata. Nella temperatura di lavoro è superiore a 180 gradi Celsius, il suo prodotto energetico magnetico massimo, la stabilità della temperatura e la stabilità chimica sono più del materiale magnetico permanente al neodimio ferro boro. I magneti in samario-cobalto hanno una forte resistenza alla corrosione e all'ossidazione. Sono ampiamente utilizzati nell'industria aerospaziale, nella difesa nazionale, nei dispositivi a microonde, nelle comunicazioni, nelle apparecchiature mediche, negli strumenti, nei contatori, in tutti i tipi di dispositivi di trasmissione magnetica, sensori, processori magnetici, motori, gru magnetiche e così via.
Magneti AlNiCo
Caratteristiche dei magneti AlNiCo: È una lega composta da alluminio, nichel, cobalto, ferro e altri oligoelementi metallici. Il processo di fusione può essere trasformato in diverse dimensioni e forme con buona capacità di lavoro. I magneti permanenti AlNiCo fusi hanno il coefficiente di temperatura reversibile più basso, la temperatura di lavoro può arrivare fino a 600 gradi Celsius o più. Sono utilizzati principalmente in parti automobilistiche, strumentazione, elettroacustica, motori, insegnamento, militare aerospaziale e altri campi. Sono famosi per il loro coefficiente di bassa temperatura, resistenza alle alte temperature, resistenza all'umidità, resistenza all'ossidazione e buona stabilità di funzionamento.
Magnete in ferrite
La ferrite è prodotta mediante il metodo del processo ceramico. Ha una consistenza dura ed è un materiale fragile. I magneti in ferrite sono diventati i magneti permanenti più utilizzati grazie alla loro buona resistenza alla temperatura, al prezzo basso e alle prestazioni moderate. I magneti in ferrite hanno elevate proprietà magnetiche, buona stabilità nel tempo e basso coefficiente di temperatura. I magneti in ferrite sono ampiamente utilizzati in contatori elettrici, strumenti, motori, controlli automatici, dispositivi a microonde, radar e dispositivi medici.
Quando si scelgono i materiali per magneti permanenti, è importante considerare i fattori sopra menzionati e selezionare il materiale adatto in base a requisiti del progetto. Se hai domande durante la fase di valutazione, non esitare a contattarci. Siamo pronti ad offrire una guida esperta e un’assistenza completa per soddisfare le vostre esigenze.
