Москва +7 495 971-53-04

+7 499 322-98-07

СПб 8 800 100-26-64

Рязань +7 4912 77-65-52

Для регионов8 800-100-93-47

Свойство высокоэнергетических магнитов и их применение

Создание электротехнологических процессов, основанных на воздействии высокочастотных электромагнитных полей на проводящие материалы и среды

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.

Материал Br (Гс) Hc (Э) (BH)max (МГсЭ) TcofBr (% на ?С) Tmax (?С) Tcur (?С)
Nd-Fe-B 12800 12300 40 -0.12 150 310
SmCo 10500 9200 26 -0.04 300 750
Альнико 12500 640 5.5 -0.02 540 860
Керамические 3900 3200 3.5 -0.20 300 460

Список литературы

  1. Монтгомери Д.Б. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов: Пер. с англ. М.: Мир, 1971. – 360 с.
  2. Плетнев С.В. Магнитное поле, свойства, применение. – СПб: Гуманистика, 2015. – 624 с.
  3. “Химия и жизнь”, научно-популярный 1998 №8.
Рейтинг@Mail.ru