您好,欢迎来到浙江磁性协会门户网!

永久磁铁快速入门 - 科技资讯 - 资讯中心
联系我们
您现在的位置: 首页   资讯中心   科技资讯 科技资讯

永久磁铁快速入门

发布日期:2019年08月19日    浏览次数:188

     任何对清洁(可再生)能源、消费电子产品或电动汽车有过短暂兴趣的人,都会遇到“永磁体”这个词。永磁体是由金属和稀土元素的不同组合制成的。永磁体出现在20世纪60年代左右,但1982年发生了改变游戏规则的事情。

    ——通用汽车公司的研究科学家约翰·克罗特用稀土制造了世界上最强的永磁体。该公司的一个部门称为Magquench成立于1986年。

    Magquench的目标是生产钕铁硼(钕铁硼)磁铁,一种通用汽车所需的高级永磁材料。这一研究是由于早前开发的钐钴永磁材料成本高。

    制造永磁体有两种不同的方法,通用汽车专注于熔纺纳米晶钕铁硼磁体,日本住友金属工业生产全密度烧结磁体。住友后来被日立(Hitachi)收购。日立生产钕磁铁的专利技术,并将其授权给其他公司。通用汽车进军这一领域的尝试出现了一个更有趣的转变。

    如果没有对Magnequench的可疑收购,中国就不可能发展稀土产业。1988年,总部位于印第安纳波利斯的Magnequench被神秘地卖给了中国...。该工厂随后被关闭,并于2000年迁往中国。

    从那以后,美国国防承包商所需的稀土金属、合金和磁铁要么直接要么间接地主要来自中国。中国垄断了元素周期表中17种元素的开采和/或加工。

    永磁体分类

    永磁体有六种类型,但只有两种是由稀土元素制成的——钕铁硼磁体和钐钴磁体。其他四种类型的磁铁是陶瓷(或硬铁氧体),铝镍钴,注塑和柔性。

    不用对这四种材料做太多的详细介绍,陶瓷磁体是由氧化铁和钡或碳酸锶组成的。它们是最早被发明的磁铁类型,可以追溯到古希腊,古希腊人知道磁石(一种磁性矿石)。第一块陶瓷磁铁出现在20世纪50年代。比以前任何形状的磁铁都更强大的磁铁,可以用粉状的钡铁氧体或锶铁氧体做成磁铁的形状,然后烘烤。相比之下,钕铁硼磁铁是钕、铁和硼的合金,在熔炉中熔化,然后冷却成锭。钢锭粉碎后,粉末烧结成致密块,经热处理后切割成型,再进行表面处理和磁化。

    陶瓷磁铁易于磁化,耐腐蚀,比天然磁铁更强,但易脆易碎,这意味着它们不能用于弯曲的机械。钕磁铁也很脆,耐热性较差,需要涂层来防止腐蚀。然而,它们比任何其他类型的磁铁强大的大小相同,并非常抗退磁由外部磁场。这使得钕铁硼磁铁适用于大功率涡轮和发电机,而陶瓷磁铁更适合低功率机械。

    在钕铁硼和钐钴磁铁出现之前,最强大的磁铁是铝、镍和钴制成的Alnico磁铁。Alnico磁铁取代了电磁铁,而且Alnico磁铁在很大程度上被更强的钕铁硼和SmCo磁铁所替代,但它们仍然被用于高温处理设备和传感器,举几个例子。

    注射成型磁铁是通过将磁性材料与聚合物粘合剂混合制成的。这使得磁铁可以被塑造成复杂的形状,适合插入或周围现有的组件,从而节省了制造过程中的步骤。柔性磁铁是类似的,只是它们是在扁平的条状和片状。乙烯基常被用作粘合剂。

    钐钴磁铁在20世纪70年代首次被引入。它们比铝镍钴或陶瓷材料更强,在所有永磁材料中耐热性最好,能够承受高达300摄氏度的高温。但由于成本较高,它们不如最常见的稀土磁体钕铁硼受欢迎。钐钴磁铁具有很强的抗生锈能力,但它们也很脆弱,当高温导致它们膨胀时可能会断裂。

    钕-铁-硼磁铁的性能与钐-钴类似,只是它们的抗氧化能力较差,需要表面处理,而且不能承受如此高的温度。由于钕铁硼磁铁的磁性很强,所以它可以被安装在电机和无绳工具等紧凑的空间中。

    铽和镝有时被添加到钕铁硼磁体中,以使它们能够承受更高的温度。

   永磁体属性

    比较永磁体有更科学的方法。剩磁是指磁场的强度,矫顽力是指材料的抗退磁能力,能量积是磁能的密度,居里温度是材料失去磁性的点。

    功能和应用

    电动机用磁铁把电能转换成机械能。永磁体被放置在导电物质中,来自磁体的磁场带动另一件设备,使电机快速旋转。永磁体也可以起到相反的作用,将机械力转化为电力。将两块永磁体相对放置会产生斥力,使涡轮旋转,涡轮就会转动一个叫做电枢的旋转线圈,从而产生电能。

    自上世纪90年代钕磁铁变得更便宜以来,钕磁铁在许多高科技应用中取代了早期的铝镍钴和铁氧体永磁。常见用途包括计算机硬盘驱动器、风力涡轮机、扬声器/耳机、MRI扫描仪、无绳工具电机;以及燃油汽车、混合动力和电动汽车的各种电机,甚至各种工业电机。

    顺便说一句,钕是镍金属氢化物(镍氢)电池中发现的稀土元素的混合物之一,镍氢电池的阳极通常是镧、铈、钕和镨的混合物。

    美国军方是永久磁铁的重要买家。隐形直升机的消声技术叶片中含有钕磁铁。

    飞机使用它们作为电机和执行机构,就像美国海军的Zumwalt DDG 1000制导军用驱逐舰(舰上的感应电机巡航时产生58兆瓦的电力),中心安装的电力牵引驱动器和集成启动发电机一样。飞机电气系统采用钐钴永磁来发电。

    对这些磁铁材料的需求只会增长,尤其钕的需求。

    因此,讨论是否有足够的磁铁材料,尤其是稀土元素,来满足人们的需求,这是一个合情合理的问题。

    中国是最大的稀土开采、加工、供应商。