-
-
+86-18858010843
Keď technik obstarávania dostane dve cenové ponuky na rovnaký oblúkový magnet triedy N42SH, čiary zloženia na materiálových certifikátoch sa zriedka zhodujú. Jeden výrobca magnetov NdFeB môže uvádzať vyšší obsah neodýmu, zatiaľ čo druhý uvádza vyšší obsah dysprózia. Oba magnety môžu spĺňať základnú špecifikáciu, no ich správanie pri 160 °C nebude totožné.
Pre motorových inžinierov a tímy zdrojov nie je zloženie magnetov NdFeB preto laboratórnym detailom. Zliatina určuje, koľko magnetického toku rotor produkuje, ako dobre magnet odoláva demagnetizácii pri vysokej teplote, ako rýchlo koroduje vo vlhkom prostredí a koľko stojí výroba hotového motora. Magnet, ktorý v poli zlyhá, je zvyčajne magnet, ktorého zloženie nebolo nikdy overené.
Tento článok vysvetľuje zloženie komerčných sintrovaných magnetov NdFeB prvok po prvku. Zahŕňa typické hmotnostné percentá, funkciu každého aditíva, ako sa zloženie premieta do tried, ako sú N35, N42, N45SH a N52, a aké otázky je potrebné položiť pred zadaním veľkoobchodnej objednávky dodávateľovi. Cieľom je poskytnúť inžinierom a kupujúcim praktickú referenciu na špecifikáciu, overovanie a získavanie sintrovaných magnetov motorovej triedy.
NdFeB znamená neodým, železo a bór, tri prvky, ktoré tvoria hlavnú magnetickú fázu magnetu. Táto fáza má chemický vzorec Nd2Fe14B a tetragonálnu kryštálovú štruktúru s vysokou jednoosovou magnetokryštalickou anizotropiou. V základnej bunke je 68 atómov usporiadaných presne podľa vzoru: 16 atómov neodýmu, 56 atómov železa a 8 atómov bóru. Práve toto atómové usporiadanie dáva magnetu jeho extrémny maximálny energetický produkt, a preto je NdFeB najsilnejším dostupným komerčným materiálom s permanentnými magnetmi.
Na papieri čistý kryštál Nd2Fe14B obsahuje asi 26,7 % neodýmu, 72,3 % železa a 1,0 % bóru. Komerčný magnet NdFeB sa však nikdy nevyrába iba z čistej fázy. Výrobcovia zámerne pridávajú dva až päť percentuálnych bodov neodýmu navyše, aby sa na hraniciach zŕn vytvorila tenká fáza bohatá na neodým. Počas spekania sa táto hraničná fáza topí pri približne 1030–1080 °C a zmáča každé zrno Nd2Fe14B, čo odstraňuje povrchové defekty a zabraňuje magnetickému spojeniu susedných zŕn. Bez tohto extra neodýmu koercivita kolabuje a magnet nemôže tolerovať polia používané na jeho magnetizáciu alebo demagnetizáciu.
Praktickým výsledkom je, že komerčná spekaná zliatina obsahuje o niečo viac neodýmu a o niečo menej železa, ako naznačuje stechiometria, pričom bór je držaný vo veľmi tesnom okienku. Typický materiálový certifikát uvádza obsah neodýmu 29,0 – 32,0 %, železa 64,2 – 68,5 % a bóru 1,0 – 1,2 %, plus skupinu malých prísad, ktoré preskúmame neskôr v tomto článku.
| Prvok | Typický obsah (% hmotnosti) | Primárna úloha |
|---|---|---|
| neodým (Nd) | 29,0–32,0 | Poskytuje anizotropiu a koercitivitu; tvorí fázu rozhrania zŕn bohatú na Nd |
| Železo (Fe) | 64,2–68,5 | Nesie väčšinu magnetického toku a definuje remanenciu |
| bór (B) | 1,0 – 1,2 | Stabilizuje fázu Nd2Fe14B a zabraňuje vzniku mäkkých magnetických fáz železa |
| Prazeodym (Pr) | 0–1,5 | Nahrádza neodým a znižuje náklady na materiál |
| dysprosium (Dy) | 0–6,0 (H, SH, UH, EH) | Zvyšuje koercitivitu a maximálnu prevádzkovú teplotu |
| kobalt (Co) | 0 – 1,0 | Zlepšuje Curieho teplotu a teplotný koeficient |
| hliník (Al) | 0,2–0,4 | Zlepšuje zmáčanie hraníc zŕn a koercitivitu |
| niób (Nb) | 0,3 – 0,6 | Zjemňuje zrnitosť a stabilizuje mikroštruktúru |
| meď (Cu) | 0–0,2 | Zvyšuje koercitivitu a rovnomernosť korózie |
| gálium (Ga) | 0 – 0,1 | Veľmi účinný stimulátor koercitivity pri nízkom obsahu |
Kompozícia tiež obsahuje nečistoty, ktoré sa musia udržiavať veľmi nízko, najmä kyslík a uhlík. Typický spekaný magnet drží kyslík pod 500 ppm a uhlík pod 500 ppm, pretože oba prvky reagujú s neodýmom a znižujú efektívny obsah vzácnych zemín. Výrobca, ktorý tieto zvyšky prísne kontroluje, bude vyrábať magnety s konzistentnejšou koercitivitou a menším počtom prekvapení medzi jednotlivými dávkami.
Neodym je prvok, ktorý robí magnet NdFeB silným. Jeho elektrónový obal 4f vytvára veľmi vysokú magnetokryštalickú anizotropiu, čo znamená, že systém elektrónového spinu silne uprednostňuje zarovnanie pozdĺž jednej kryštálovej osi. V mriežke Nd2Fe14B je táto jednoosová anizotropia zdrojom vnútornej koercitivity, čo je vlastnosť, ktorá umožňuje magnetu odolávať demagnetizácii. Komerčné zliatiny obsahujú 29–32 % hmotnosti neodýmu, čo je mierne nad stechiometrickou úrovňou čistej fázy. Prebytočný neodým sa segreguje na hraniciach zŕn ako fáza bohatá na Nd, ktorá zlepšuje správanie pri spekaní a lieči povrchové defekty na zrnách Nd2Fe14B.
Železo prispieva väčšinou k magnetickému toku. Atómy železa vo vnútri štruktúry Nd2Fe14B nesú väčšinu spinového momentu spojeného s výmenou, takže odstránenie železa a jeho nahradenie nemagnetickými prvkami znižuje remanenciu. Železo je tiež najlacnejším prvkom v zliatine a vysoký podiel železa znižuje náklady na materiál. Železo však nemožno zvyšovať donekonečna. Ak sa zliatina ochladí príliš veľkým množstvom železa, vytvoria sa mäkké magnetické zrazeniny α-Fe a skratujú tvrdú magnetickú fázu, čím sa prudko zníži koercivita. To je dôvod, prečo je bór skôr nevyhnutný ako voliteľný.
Bór je prítomný len v 1,0 až 1,2 % hmotnosti, ale riadi celú fázovú štruktúru. Bór stabilizuje tetragonálnu zlúčeninu Nd2Fe14B; bez neho sa zliatina rozdelí na Nd2Fe17 a α-Fe, pričom obe sú mäkké magnetické a pre permanentný magnet nepoužiteľné. Bórové okno je zámerne tesné. Príliš málo bóru zanecháva voľné železo a vytvára magneticky mäkké oblasti. Príliš veľa bóru vytvára fázu Fe2B, ktorá je nemagnetická a riedi tok. Prítomnosť bóru je tiež dôvodom, prečo sa magnety NdFeB môžu vyrábať iba s tromi dominantnými prvkami, namiesto toho, aby vyžadovali samárium a kobalt používané v skorších rodinách magnetov vzácnych zemín.
Okrem troch základných prvkov používa každý seriózny dodávateľ NdFeB malú skupinu prísad na jemné doladenie koercitivity, teplotnej citlivosti, odolnosti proti korózii a nákladov. Percentá sú malé, ale ich účinok na hotový magnet motora je neúmerne veľký.
Prazeodým a neodým koexistujú vo väčšine rúd vzácnych zemín a tieto dva tvoria súvislý pevný roztok v mriežke Nd2Fe14B. Výrobcovia preto akceptujú prazeodým ako čiastočnú náhradu, zvyčajne do približne 1,5 %. Prazeodým mierne znižuje pole anizotropie, ale praktická strata remanencie je zanedbateľná. Jeho hlavnou hodnotou sú náklady, pretože oddelenie prazeodýmu od neodýmu je drahé. Mnoho dodávateľov uvádza kombinovaný obsah „Pr Nd“ na certifikáte namiesto toho, aby ich uvádzali samostatne.
Dysprózium je najbežnejší ťažký prvok vzácnych zemín používaný vo vysokoteplotných triedach NdFeB. Zvyšuje anizotropné pole magnetu, čo zvyšuje vnútornú koercitivitu a zvyšuje maximálnu prevádzkovú teplotu. Pokutou je pokles remanencie a finančná pokuta je ešte väčšia, pretože dysprosium je niekoľkonásobne drahšie ako neodým. Terbium funguje ešte lepšie na percentuálny bod, ale stojí viac, takže je vyhradené pre extrémne triedy EH a AH, ktoré sa zvyčajne aplikujú skôr difúziou po hraniciach zŕn, než sa pridávajú do celej taveniny.
Kobalt čiastočne nahrádza železo a zvyšuje Curieho teplotu zliatiny z približne 310 °C na približne 350 °C. Zlepšuje tiež reverzibilný teplotný koeficient remanencie a posúva ho z približne -0,12 % na stupeň Celzia smerom k -0,09 % na stupeň Celzia. Magnety motora vystavené širokým výkyvom okolia profitujú z dokonca 0,5 – 1,0 % kobaltu. Nadmerný kobalt však mierne znižuje koercitivitu a zvyšuje náklady.
Tieto prvky sú zámerne umiestnené skôr vo fáze na hranici zŕn bohatej na Nd než v zrnách Nd2Fe14B. Zlepšujú zmáčacie správanie kvapalnej fázy počas spekania, čím vytvárajú hladšie hranice, ktoré účinnejšie blokujú obrátenie magnetizácie. Meď tiež prispieva k rovnomernejšiemu koróznemu správaniu a gálium je prekvapivo silné: už 0,1 % môže výrazne zvýšiť koercitivitu, čo je dôvod, prečo sa zdá, aj keď je jeho jednotková cena vysoká.
Niób a zirkón inhibujú rast zŕn počas spekania. Jemnejšia veľkosť zrna zvyšuje koercitivitu a zlepšuje pravoúhlosť demagnetizačnej krivky, čo je dôležité, keď motor pracuje v blízkosti svojho najhoršieho demagnetizačného poľa. Udržaním jemnej štruktúry zŕn môže výrobca dosiahnuť cieľovú koercitivitu s o niečo menšou dysprózou, čím sa znížia náklady aj strata remanencie.
| Prvok | Typický prídavok (% hmotnosti) | Vplyv na remanenciu | Vplyv na koercitivitu | Vplyv na teplotné správanie |
|---|---|---|---|---|
| Prazeodym | 0–1,5 | Neutrálne až mierne pozitívne | Neutrálne | Neutrálne |
| Dysprosium | 0–6,0 | Znižuje približne o 0,3–0,5 % na 1 % Dy | Silne zlepšuje | Zvyšuje maximálnu prevádzkovú teplotu |
| Terbium | 0 – 2,0 | Mierne znižuje | Zlepšuje viac ako Dy na jednotku | Zvyšuje maximálnu prevádzkovú teplotu |
| kobalt | 0 – 1,0 | Neutrálne | Mierne znižuje | Zlepšuje Curieho teplotu a teplotný koeficient |
| hliník | 0,2–0,4 | Neutrálne | Zlepšuje | Neutrálne |
| Meď | 0–0,2 | Mierne znižuje | Zlepšuje | Neutrálne |
| Gálium | 0 – 0,1 | Neutrálne | Silne zlepšuje per unit | Neutrálne |
| niób | 0,3 – 0,6 | Mierne znižuje | Zlepšuje via grain refinement | Neutrálne |
Označenie triedy spekaného magnetu NdFeB je skratka pre minimálnu sadu magnetických vlastností. Písmeno N znamená normálnu koercitivitu a číslo sa vzťahuje na maximálny energetický produkt v MGOe. N35 má typicky remanenciu 1170–1220 mT, zatiaľ čo N52 dosahuje 1420–1470 mT. Skok z N35 na N52 je dosiahnutý hlavne zvýšením sintrovanej hustoty, zlepšením orientácie zŕn v magnetickom poli a znížením nemagnetických fáz vo vnútri magnetu, pri zachovaní základného zloženia v rovnakom rozsahu neodýmu.
Kompozícia vstupuje do obrazu cez ťažké vzácne zeminy. Štandardný magnet triedy N neobsahuje takmer žiadne dysprózium. V momente, keď kupujúci požiada o teplotnú schopnosť H, SH, UH alebo EH, musí výrobca pridať dysprosium alebo terbium, alebo použiť difúziu na hranici zŕn. Táto zmena je neviditeľná v čísle stupňa remanencie, ale veľmi viditeľná v cene a správaní sa pri vysokej teplote.
O teplotných písmenách nerozhoduje číslo remanencie. Rozhoduje o nich vnútorná koercivita, ktorú môže zliatina dodať. Na dosiahnutie vyššieho Hcj výrobca zvyšuje obsah ťažkých vzácnych zemín v zliatine. Dysprózium je na tento účel najpoužívanejším prvkom, pretože zvyšuje anizotropné pole fázy Nd2Fe14B. Tabuľka nižšie ukazuje typický prídavok dysprosia v teplotných stupňoch postavených na rovnakej úrovni remanencie N35.
Trend je konzistentný: každý krok od N k EH vyžaduje podstatne väčší prídavok dysprosia. Magnet N35H typicky obsahuje asi 1,5 % hmotnosti dysprosia. Typ N35SH potrebuje asi 3,0 %, N35UH asi 4,5 % a N35EH až 6,0 % alebo viac. Toto sú orientačné údaje, pretože presné množstvo závisí od veľkosti zrna, hladiny kyslíka a od toho, či dodávateľ používa difúziu na hranici zŕn. Prvým praktickým dôsledkom sú náklady, pretože dysprosium je niekoľkonásobne drahšie ako neodým. Druhým dôsledkom je strata remanencie, pretože dysprózium zrieďuje magnetizáciu hlavnej fázy. Pri každom ďalšom hmotnostnom percente dysprosia klesá zvyšková hustota toku približne o 0,3–0,5 % v porovnaní s rovnakou zliatinou bez pridania.
Tento kompromis vysvetľuje, prečo magnet motora N45SH môže niesť menšiu remanenciu ako magnet N45, napriek tomu prežije demagnetizačné pole, ktoré by vymazalo N45 v priebehu niekoľkých sekúnd. Konštruktér motorov by si pre istotu nemal vyberať najvyššiu triedu písmen, pretože mimoriadne ťažké vzácne zeminy stoja peniaze a znižujú tok. Moderní dodávatelia čoraz viac využívajú difúziu na hranici zŕn na umiestnenie dysprózia presne tam, kde blokuje obrátenie magnetizácie, čím sa znižuje spotreba ťažkých vzácnych zemín o 60–80 % pri rovnakej koercitivite. To je dôvod, prečo dvaja výrobcovia ponúkajúci rovnakú triedu môžu stále dodávať rôzne zloženie a rôzne ceny. Kupujúci by sa mal vždy opýtať, či koercivita pochádza z rovnomerných prídavkov zliatin, z difúzie hraníc zŕn alebo z kombinácie oboch. Odpoveď ovplyvňuje dlhodobú bezpečnosť dodávok a každú budúcu cenovú ponuku.
| Označenie | Remanencia Br (mT) | Koercivita Hcj (kA/m) | Maximálna prevádzková teplota | Typický ťažký obsah vzácnych zemín |
|---|---|---|---|---|
| N35 | 1170–1220 | ≥ 955 | 80 °C | 0–0,5 % Dy |
| N42 | 1290–1330 | ≥ 955 | 80 °C | 0–0,5 % Dy |
| N45SH | 1320–1370 | ≥ 1592 | 150 °C | ~3% Dy |
| N48UH | 1360–1420 | ≥ 1990 | 180 °C | ~4,5 % Dy |
| N52 | 1420–1470 | ≥ 876 | 80 °C | 0–0,5 % Dy |
Maximálne prevádzkové teploty uvedené vyššie sú približné a predpokladajú koeficient priepustnosti okolo 2. Segment tenkého oblúka môže vyžadovať vyššie teplotné písmeno pri rovnakej teplote okolia, pretože jeho tvar vytvára silnejšie samodemagnetizujúce pole.
Permanentné magnety strácajú tok, keď teplota stúpa. Reverzibilný teplotný koeficient remanencie pre štandardnú zliatinu NdFeB je približne -0,11 až -0,12 % na stupeň Celzia, takže pri 150 °C magnet ticho stráca približne 15 % svojho toku pri izbovej teplote. Nebezpečnejšie je správanie nátlaku. Vnútorná koercivita Hcj klesá na približne -0,5 až -0,6 % na stupeň Celzia, čo znamená, že schopnosť magnetu odolávať opačnému poľu sa znižuje oveľa rýchlejšie ako jeho tok.
Maximálna pracovná teplota sa dosiahne, keď vnútorná koercivita klesne blízko demagnetizačného poľa, ktoré magnet skutočne vidí v prevádzke. To je dôvod, prečo nie je možné výber stupňa vykonať iba z tabuľky. Tenký magnet s plochým oblúkom s koeficientom priepustnosti 1,0 zažíva oveľa silnejšie samodemagnetizačné pole ako hrubý blok s koeficientom 3,0, a preto potrebuje vyšší stupeň koercitivity pri rovnakej teplote okolia. Magnet, ktorý funguje pri 150 °C iba s teplotou na nálepke ako usmernením, je rizikom spoľahlivosti, nie dizajnom.
Pre motorické aplikácie nad 150 °C musí kompozícia obsahovať zmysluplné množstvo dysprózia alebo terbia, alebo hranice zŕn musia byť rozptýlené ťažkou vzácnou zeminou. Pravidelne vyhodnocujeme ako zmeny teploty ovplyvňujú výkon neodýmových prstencových magnetov pretože prstencový tvar má obzvlášť silný demagnetizačný účinok na vnútorný otvor. Pridanie kobaltu do zliatiny pomáha iným spôsobom: zvyšuje Curieho teplotu a zmierňuje teplotný koeficient remanencie, čo spomaľuje pokles toku medzi 100 °C a 180 °C.
Doteraz diskutované zloženie popisuje spekané NdFeB magnety, ktoré sú štandardom pre rotory motorov, pretože ponúkajú najvyšší tok a najvyššiu teplotnú schopnosť. Spekané magnety sú plne husté zliatiny s hustotou 7,4–7,6 g/cm3, vyrobené spekaním v kvapalnej fáze pri vysokej teplote, aby sa vytvorila tvrdá magnetická mikroštruktúra.
Lepené magnety NdFeB sú iná rodina. Začínajú práškom neodým-železo-bór, ale prášok je zmiešaný s organickým spojivom, typicky epoxidom na spájanie tlakom alebo nylonom na vstrekovanie. Spojivo zaberá významný objemový podiel: lisované magnety nesú približne 3–5 % hmotnosti spojiva a časti vyrobené vstrekovaním až 12 % alebo viac. Samotný prášok je tiež formulovaný inak. Spojované prášky obsahujú menej materiálu na hranici zŕn bohatého na neodým, pretože tu nie je žiadny krok spekania a hraničná fáza nie je potrebná na zahusťovanie. Výrobcovia pridávajú viac kobaltu a niekedy zirkónu alebo nióbu, aby zlepšili koróznu odolnosť holého prášku, pretože polymérne spojivo úplne neizoluje každú časticu od vlhkosti.
| Nehnuteľnosť | Spekaný NdFeB | Bonded NdFeB |
|---|---|---|
| Hustota | 7,4–7,6 g/cm3 | 5,5–6,2 g/cm3 |
| Remanencia | 1,17 – 1,47 T | 0,55 – 0,95 T |
| Maximálny energetický produkt | 35–52 MGOe | 8–18 MGOe |
| Maximálna prevádzková teplota | 80–200 °C podľa stupňa | 100–150 °C v závislosti od spojiva |
| Odolnosť proti korózii | Vyžaduje náter | Lepšie v miernom prostredí |
| Sloboda tvaru | Obrábané zo spekaných blokov | Možnosť priameho vstrekovania |
| Typická tolerancia | ±0,05 mm alebo lepšie brúsením | ±0,03 mm v smere lisovania |
Pre hriadele motorov, rotory a vysokoúčinné pohony dominujú spekané triedy, pretože ich hustota energie je nenahraditeľná. Lepené magnety sa objavujú vo veľmi malých bezkomutátorových motoroch, čerpadlách, kódovačoch a iných zariadeniach, kde nízke náklady na zložitý tvar takmer čistého prevažujú nad nižším tokom. Tieto dve skupiny by sa nikdy nemali porovnávať iba podľa čísla stupňa, pretože ich logika zloženia a limity ich použitia sú úplne odlišné.
Zloženie zliatiny je fixované pred lisovaním magnetu, ale o konečných magnetických vlastnostiach sa rozhoduje počas procesu. Typická spekaná výrobná linka NdFeB sleduje dobre zavedenú cestu:
Každý krok mierne posúva účinnú kompozíciu. Nasávanie kyslíka počas manipulácie s práškom premieňa časť neodýmu na oxid, ktorý už neprispieva do kvapalnej fázy, takže výrobca so zlou manipuláciou to musí kompenzovať extra vzácnou zeminou. Teplota spekania riadi veľkosť zrna a veľkosť zrna riadi, koľko dysprosia je potrebné na dosiahnutie cieľovej koercitivity. Dobre vedený proces môže dosiahnuť sintrovanú hustotu nad 7,45 g/cm3, ktorá zvyčajne koreluje s remanenciou blízkou teoretickému maximu.
Preto by sa mal kupujúci spoliehať skôr na namerané údaje ako na nominálne zloženie. Spoľahlivý úplné technické údaje NdFeB list by mal uvádzať magnetický výkon, toleranciu rozmerov, povrchovú úpravu a smer magnetizácie každej triedy. Zloženie je potom najlepšie potvrdené certifikátom šarže pomocou analýzy indukčne viazanej plazmy.
Slabou stránkou magnetu je aj tá istá na neodým bohatá hraničná fáza zŕn, ktorá umožňuje spekanie. Fáza bohatá na Nd je elektrochemicky aktívna a vo vlhkom alebo slanom prostredí koroduje prednostne pozdĺž hraníc zŕn. Nepotiahnutý magnet NdFeB môže stratiť svoju povrchovú štruktúru v priebehu niekoľkých hodín v komore so soľným sprejom a v priebehu niekoľkých mesiacov vo vonkajšom motore. Z tohto dôvodu takmer každý priemyselný magnet NdFeB dostane pred opustením továrne povrchovú úpravu.
Výber náteru ovplyvňuje zloženie a aplikáciu. Nikel-meď-nikel sa stal najbežnejším povlakom pre motorové magnety, pretože je tvrdý, hladký a poskytuje konzistentnú hrúbku po celom povrchu. Zinok ponúka obetnú ochranu a nižšiu cenu. Epoxid funguje dobre pre nepravidelné tvary, kde je ťažké kontrolovať hrúbku pokovovania. Pre olejom chladené trakčné motory sa po testovaní kompatibility s chladiacou kvapalinou uprednostňujú špeciálne živice alebo vysokokvalitné poniklovanie.
| Typ povlaku | Typická hrúbka | Maximálna prevádzková teplota | Odolnosť proti postreku soli | Poznámky |
|---|---|---|---|---|
| Ni-Cu-Ni | 12-25 µm | 200 °C | 96–500 h v závislosti od kvality | Štandard pre motorové magnety; tvrdý a jednotný |
| Zinok | 8-15 µm | 120 °C | 24 – 72 hod | Obetavý a ekonomický |
| Epoxid | 15-30 µm | 150 °C | 200 – 500 h | Dobré pokrytie hrán, žiadna galvanická interakcia |
| Fosfátovanie | 1-3 µm | 200 °C | Nízka sama o sebe | Predbežná vrstva sa často používa s olejom |
| Zlato | 3-8 µm | 250 °C | Veľmi vysoká | Používa sa na lekárske a presné prístroje |
Hrúbka povlaku pridáva na celkovom rozmere a pokovovaný magnet s 25 µm niklu narastá o 50 µm cez celý rozmer. Presné motorové zostavy zvyčajne špecifikujú povlak a konečný rozmer ako jednu kombinovanú toleranciu, aby sa predišlo interferenciám. Najlepšie zloženie magnetov NdFeB zlyhá skôr, ak povlak nezodpovedá prevádzkovému prostrediu, takže povlak by mal byť súčasťou špecifikácie triedy, nie dodatočným nápadom.
Praktický výber začína piatimi otázkami: aká je maximálna nepretržitá teplota v mieste magnetu, aké demagnetizačné pole sa môže objaviť pri štartovaní alebo preťažení, akú hustotu toku potrebuje rotor, aké je prostredie korózie a aké sú cieľové náklady. Keď sú tieto čísla známe, rozhodnutie o zložení sa stane skôr krátkym zoznamom než odhadom.
Pre trakčný motor alebo servomotor sú rotorové magnety zvyčajne oblúkové segmenty magnetizované radiálne. V tejto geometrii pracovná teplota a preťažený prúd definujú písmeno minimálnej teploty, zatiaľ čo energetický produkt definuje remanenciu. Mnoho výrobcov motorov používa N38SH alebo N42SH pre servopohony a N38UH alebo N42EH pre ťažšie tepelné cykly trakčného pohonu. Výskum na ako neodymové oblúkové magnety znižujú objem a hmotnosť motorov ukazuje, že výkonnejší magnet môže zmenšiť súpravu rotora bez zvýšenia nákladov na kilowatt. náš custom arc magnets for electric motors sú vyrábané s pevným ovládaním na radiálnej stene, čo priamo stabilizuje tok vzduchovej medzery a znižuje krútiaci moment.
Vlastné neodymové NdFeB oblúkové magnety výrobca, dodávatelia Ningbo Tujin Magnetic Industry Co., Ltd. je čínsky výrobca neodymových oblúkových magnetov a dodávatelia neodymových oblúkových magnetov Ndfeb, naša spoločnosť... Zobraziť produkt → Tam, kde hriadeľ musí prechádzať cez magnet, napríklad pri elektrickom posilňovači riadenia, malých čerpadlách alebo pomocných ventilátoroch, sú prstencové magnety prirodzenou voľbou. Prstencový prierez zmenšuje plochu magnetického materiálu, takže tolerancia triedy aj otvoru musia byť presné. Sintered neodymium ring magnets sú brúsené na vnútornom a vonkajšom priemere a zloženie je zvolené tak, aby koerciivita zostala nad prevádzkovým demagnetizačným poľom vo vnútornom vývrte.
Vlastné neodymové NdFeB prstencové magnety výrobca, dodávatelia Ningbo Tujin Magnetic Industry Co., Ltd. je Čína výrobca neodymových prstencových magnetov a dodávatelia neodymových prstencových magnetov Ndfeb, naša spoločnosť... Zobraziť produkt → Ak štandardná geometria nemôže zodpovedať dizajnu rotora, ďalším krokom je prispôsobený tvar. Kompozícia môže zostať štandardným typom, zatiaľ čo geometria, povlak a smer magnetizácie sú prispôsobené zostave. Prispôsobené tvary NdFeB zahŕňajú zapustené bloky, stupňovité valce, lichobežníky a viacdielne magnetové zostavy, všetky vyrobené z rovnakých overených zliatin.
Vlastné špeciálne tvary Neodymové Ndfeb magnety Výrobca Ningbo Tujin Magnetic Industry Co., Ltd. je čínsky výrobca vlastných špeciálnych tvarov neodymových magnetov a špeciálnych tvarov ndfeb magnetov s... Zobraziť produkt → EV trakčný motorNepretržitý hotspot až do 180 °C a preťažený prúd, ktorý vytvára silné opačné pole. Výberové ohnisko: N38UH/N42EH alebo N38AH s difúziou na hranici zŕn; vysoká Hcj pri 180 °C; thin arc segments with tight wall tolerance; náter kompatibilný s olejmi. Budget the heavy rare-earth cost consciously. | Priemyselný servomotorNepretržitá prevádzka pri 120–150 °C s častými zmenami otáčok a vysokým dynamickým zaťažením. Selection focus: N38SH/N42SH arc magnets; konzistentná remanencia naprieč šaržami pre linearitu krútiaceho momentu; balanced temperature coefficient; nickel plating with uniform 15–20 µm; magnetization pattern agreed on the drawing. |
Okrem týchto dvoch scenárov možno špecifikácie magnetov motora zoskupiť do bežných typov konfigurácií:
Rozdiel medzi lacným magnetom a správnym magnetom je len zriedkavo v tvare. Je to zhoda medzi zložením a prevádzkovými podmienkami. Seriózny výrobca magnetov NdFeB požiada o profil plného zaťaženia pred odporúčaním triedy, pretože zliatinu nemožno po spekaní magnetu vylepšiť.
Rare-earth markets are far from stable. Ceny neodýmu, prazeodýmu a najmä dysprosia vykázali veľké výkyvy a väčšina svetovej produkcie sintrovaného NdFeB sa sústreďuje v Číne. Pre kupujúceho to znamená, že zloženie je tiež rozhodnutím dodávateľského reťazca. Dizajn uzamknutý na 6 % dysprózia je vystavený veľkej nestálosti cien vzácnych zemín, zatiaľ čo dizajn, ktorý využíva difúziu na hranici zŕn alebo nižší obsah dysprózia, nesie iný, často lepší profil nákladov.
The best protection is transparency. Pred objednávkou požiadajte dodávateľa o certifikát materiálu, ktorý uvádza rozsah chemického zloženia, hustotu, magnetické vlastnosti a špecifikáciu náteru pre každú šaržu. Ak je to možné, overte zloženie magnetu NdFeB v nezávislom laboratóriu pomocou analýzy ICP na náhodných vzorkách. Požiadajte tiež o demagnetizačné krivky pri skutočnej prevádzkovej teplote, nielen pri izbovej teplote, pretože pravouhlosť krivky pri zvýšenej teplote prezrádza, ako dobre boli zostavené zloženie a hranice zŕn.
Pretože sme výrobcom magnetov NdFeB a veľkoobchodným dodávateľom magnetov v Ningbo, kontrola zloženia je súčasťou nášho procesu cenovej ponuky. Pred odporúčaním triedy potvrdzujeme rozsah pracovných teplôt, očakávané demagnetizačné pole a triedu korózie. Pre OEM projekty poskytujeme predvýrobné vzorky a materiálový certifikát s každou šaržou a podporujeme zákazníkov technickými údajmi, ktoré potrebujú pri kontrole dizajnu motora.
Ako sa líši zloženie magnetu NdFeB od čistého vzorca Nd2Fe14B?Čistá fáza Nd2Fe14B zodpovedá približne 26,7 % hmotnosti neodýmu, 72,3 % železa a 1,0 % bóru. Komerčné spekané magnety obsahujú dva až päť percentuálnych bodov neodýmu navyše, pretože prebytok tvorí fázu na hranici zŕn, ktorá umožňuje spekanie v kvapalnej fáze a izoluje magnetické zrná. Praktické rozsahy zloženia sú preto asi 29 – 32 % neodýmu, 64,2 – 68,5 % železa a 1,0 – 1,2 % bóru, plus malé množstvá dysprózia, kobaltu, hliníka, nióbu a iných prísad. |
Prečo komerčné zliatiny NdFeB obsahujú viac neodýmu, ako vyžaduje stechiometrická fáza?Extra neodým tvorí tenkú medzikryštalickú fázu, ktorá sa topí počas spekania pri teplote asi 1030–1080 °C. Táto kvapalná fáza zmáča zrná Nd2Fe14B, odstraňuje povrchové defekty a zabraňuje magnetickému spojeniu susedných zŕn. Bez nej je koercivita nízka a hustota spekania je nízka. The Nd-rich phase is therefore not waste; je funkčnou zložkou magnetickej kompozície NdFeB, ktorá priamo riadi koercitivitu a tepelnú stabilitu. |
Aká je úloha dysprosia v zložení magnetu NdFeB a prečo je taká kontroverzná?Dysprózium zvyšuje anizotropné pole magnetu, a preto zvyšuje vnútornú koercitivitu a maximálnu prevádzkovú teplotu. Je to štandardný prvok pre triedy H, SH, UH a EH. Kontroverzia vychádza z ceny a ponuky: dysprózium je drahé, jeho ťažba má veľkú environmentálnu stopu a jeho cena je nestála. Mnoho výrobcov teraz používa difúziu na hranici zŕn na umiestnenie dysprózia iba na hranice zŕn, čím sa zníži celková spotreba o 60–80 % pri zachovaní rovnakej koercitivity. |
Dá sa overiť zloženie hotového magnetu NdFeB?áno. Optická emisná spektroskopia s indukčne viazanou plazmou, zvyčajne nazývaná ICP-OES, je štandardnou metódou na kontrolu neodýmu, železa, bóru a stopových prísad v sintrovanom magnete. Kupujúci môžu požiadať o certifikát mlyna s výsledkami ICP na šaržu alebo môžu poslať náhodné vzorky do nezávislého laboratória. Meranie hustoty a magnetické testovanie pri menovitej teplote sú užitočnými doplnkami, pretože potvrdzujú, že kompozícia bola skutočne prevedená na očakávanú mikroštruktúru. |
Ktoré zloženie magnetov NdFeB je najlepšie pre vysokoteplotné motorové magnety?Pre motory, ktoré bežia pri 150–200 °C, je najlepšou voľbou trieda SH, UH alebo EH so starostlivo vyváženým obsahom dysprosia alebo zliatina rozptýlená na hranici zŕn. N42SH a N45SH fungujú dobre pre servomotory, zatiaľ čo N38UH a N42EH sú bežnejšie v trakčných pohonoch. Optimálne zloženie minimalizuje ťažké vzácne zeminy a zároveň udržuje vnútornú koercitivitu nad dvojnásobkom najhoršieho prípadu demagnetizačného poľa pri maximálnej prevádzkovej teplote. |
Líši sa viazané zloženie NdFeB od zloženia spekaného magnetu?áno. Lepené prášky magnetov obsahujú menej fázy na hranici zŕn bohatej na neodým, pretože tu nie je krok spekania a kvapalná fáza nie je potrebná na zahusťovanie. Obsahujú tiež viac kobaltu a niekedy aj zirkónu alebo nióbu na zníženie korózie holého prášku. Polymérne spojivo pridáva ďalší rozdiel, pretože je nemagnetické a riedi tok. Lepené magnety preto nie sú verziou tej istej zliatiny nižšej kvality; ide o inú rodinu zloženia navrhnutú pre iný proces. |
Zloženie magnetu NdFeB je základom každej vlastnosti, o ktorú sa dizajnér motorov stará. Neodym dodáva anizotropiu, železo tavivo, bór stabilizuje fázu a hŕstka prísad prispôsobuje zliatinu skutočným prevádzkovým podmienkam. Rovnaký základný systém môže slúžiť ekonomickému bloku N35 a náročnému motorovému oblúku N48UH za predpokladu, že zloženie a proces sú podľa toho navrhnuté.
Pri obstarávaní je postup jednoduchý: špecifikujte teplotný stupeň a demagnetizačné pole, vyžiadajte si materiálový certifikát, overte obsah ťažkých vzácnych zemín a vyberte výrobcu s procesnou disciplínou, aby zliatinu udržal v úzkom pásme. Magnet, ktorý prežije desaťročie tepelných cyklov, je najlacnejší magnet, aký si kedy výrobca motorov kúpi. Pochopenie zliatiny pred objednaním prvej vzorky je najnižšie dostupné zníženie rizika v celom dodávateľskom reťazci motorov.
Copyright ? Ningbo Tujin Magnetic Industry Co., Ltd. All Rights Reserved. Vlastná továreň na magnety vzácnych zemín
