دسته‌بندی وبلاگ

آخرین نظرات

بدون نظر

جستجو در وبلاگ

گرید بندی آهنربا نئودیمیوم

نوشته شده در تاریخ1401/06/08 توسط سید ابوالفضل جدی آرانی 9879

با سلام و احترام خدمت مخاطبان مهربان ایران مگنت

یکی از سوالاتی که در ذهن اکثر دوستان و علاقمندان به حوزه مغناطیس هست در مورد گرید مگنت ها می باشد.

گرید چیه؟ کدامش بهتره؟کدام ارزونتره؟هر چی بالاتر باشه بهتره یا پایین تر؟ و ...

کدام گرید نئودیمیوم بهترین است؟ اعداد و حروف مختلف در یک نمره به چه معناست؟

هر روزه سوالات زیادی از ما در مورد تفاوت در انواع متریال آهنربا می شود . برخی از انواع آهنربا به شرح ذیل می باشد:

- آهنرباهای نئودیمیوم nd magnet

- آهنرباهای ساماریوم کبالتsmco magnet

- آهنرباهای سرامیکی fe magnet

- آهنرباهای آلنیکوalnico magnet

- آهنرباهای تزریقی injected magnet

-آهنربای لاستیکی rubber magnet

همگی گزینه‌های مختلفی دارند و انتخاب گرید مناسب برای کاربرد مد نظر شما بسیار مهم است.

در این مقاله سعی خواهیم کرد نحوه تعیین آهنرباها را ساده کنیم و تفاوت بین گریدهای آهنربا را مشخص کنیم.

ما به طور خاص بر روی قوی ترین آهنرباهای خاکی کمیاب موجود، آهنرباهای نئودیمیم (NdFeB) و آهنرباهای ساماریوم کبالت (SmCo) تمرکز خواهیم کرد.

هنگامی که ما به مشتریان در انتخاب آهنربا کمک می کنیم، بدون شک سوالاتی در مورد کاربرد آهنربا خواهیم پرسید. این به ما کمک می کند تا محیط و شرایط کاری آهنربا را درک کنیم.

سؤالاتی از قبیل:

دمایی که آهنربا در معرض آن قرار می گیرد چقدر است (حداکثر دمای کاری)؟

آهنربا در کنار چه مواد دیگری (به عنوان مثال فولاد، آلومینیوم، پلاستیک و غیره) خواهد بود؟

مساحت آهنربا چقدر است؟

تلورانس های مورد نیاز چیست؟

آیا آهنربا در یک مجموعه است یا به طور مستقل عمل می کند؟

آیا پوشش خاصی مد نظر است؟

و.....

در حالی که اینها تنها تعدادی از سوالاتی است که می توانیم بپرسیم، ممکن است به سوالات دیگری در مورد محیط های عملیاتی و گزینه ها دیگر منجر شود.

آهنرباهای نئودیمیوم و آهنرباهای ساماریوم کبالت در انواع مختلفی موجود هستند. عوامل و ملاحظات متعددی در طراحی وجود دارد، اما برای این مقاله، حوزه‌های مورد بحث عبارتند از: قدرت آهنربا، نیروی مغناطیس زدا یا وادارندگی مغناطیسی ، و ملاحظات انتخاب آهنربا

قدرت آهنربا Magnetic Strength

قدرت یک آهنربا را می توان در مشخصه آهنربایی معروف به BHmax یافت . که حداکثر چگالی انرژی یک آهنربا است. و واحد آن به Mega Gauss Oersteds یا MGOe تعریف شده است. در منحنی مغناطیس شوندگی(BH curve) این مشخصه بالاترین سطح قدرت آهنربا ست یا به بیانی دیگر ماکسیمم انرژی ساخت .

برای آهنرباهای نئودیمیوم BHmax به طور کلی از 30 MGOe تا 55 MGOe متغیر است. بنابراین، هنگام تعیین آهنربای مورد نیاز خود، به خاطر داشته باشید که هر چه این عدد بیشتر باشد، آهنربا قوی‌تر است. آهنرباهای نئودیمیم بالاترین BHmax را در بین مواد آهنربای دائمی تولید می کنند. در رابطه با مگنت نئودیمیوم 2 عدد بعد از حرف N معرف میانگینی از BHmax می باشد به طور مثال در مورد گرید N52 BHmax بین 50 تا 53 مگا گوس اورستد باید قرار گیرد.

رایج ترین گریدهای آهنربای نئودیمیوم N35، N38، N40، N42، N45، N48، N50، N52 و N55 هستند.

برای آهنرباهای ساماریوم کبالت (SmCo)، BHmax از 16 MGOe تا 32 MGOe متغیر است. باز هم، مانند آهنرباهای نئودیمیم، هرچه این عدد بیشتر باشد، آهنربا قوی تر است. گریدهای رایج برای آهنرباهای ساماریوم کبالت 16، 18، 20، 22، 24، 26، 28، 30 و 32 است. آهنرباهای نئودیمیوم قوی تر از آهنرباهای کبالت ساماریوم هستند.

لازم بذکر است جهت تعیین دقیق BHmax نیاز است تا منحنی BH مگنت استخراج شود که یکی از راه های آن استفاده از ادوات خاصی نظیر کویل هلمنتز و الکترو مگنت و ...

دیگر معیارهای سنجش و مقایسه قدرت آهنربا

علاوه بر پارامتر BHmax که نمایانگر قدرت آهنربا ست دو معیار رایج دیگر برای سنجش قدرت آهنربا به شرح ذیل ارائه می شود:

نیروی کشش و چگالی شار مغناطیسی

الف) نیروی کششی میزان نیرویی است که شما باید روی آهنربا اعمال کنید تا آن را از چیزی دور کنید، مانند سطح فولادی یا آهنربای دیگر. ما این نیرو را بر حسب کیلوگرم در سایت خود نشان می دهیم، اگرچه می توانید آن را بر حسب نیوتن یا حتی پوند نیز بیان کرد. پارامتر های این تست می تواند تاثیر زیادی در ماکسیمم نیروی کششی داشته باشد ، نظیر ضخامت ورق فولادی و ....

به طور رایج 3 روش مختلف برای انجام این تست می توان متصور شد :

1) مگنت به ورق فولادی با ضخامت مناسب اتصال پیدا کند .

2) مگنت بین دو ورق فولادی قرار گیرد.

3) مگنت تحت تست، به مگنت دیگری اتصال پیدا کند.

ب) چگالی شار مغناطیسی اندازه گیری شدت فوران و جهت میدان مغناطیسی در واحد سطح دقیقا در یک نقطه خاص نزدیک آهنربا است. به گاوس یا تسلا بیان می شود. مقداراین پارامتر بستگی به اندازه، شکل و گرید و نحوه قطب بندی آهنربا دارد.

یکی از ابزار های اندازه گیری این تست دستگاه تسلا متر می باشد.

(1 تسلا = 10000 گاوس)

(1 Tesla = 10,000 Gauss)

البته ذکر این نکته خالی از لطف نیست که این پارامتر به هیچ وجه در سطح مگنت یکنواخت نیست یعنی با جابجایی از مرگز مگنت به سمت گوشه ها میزان چگالی شار سطحی متغییر خواهد بود.

در جدول زیر محدوده ماکسیمم انرژی ساخت چند مدل مگنت ارائه شده است.

Magnet Type	Max Energy Product (MGOe)
Neodymium	30-55
SmCo 26	26
Alnico 5/8	5.4
Ceramic	3.4
Flexible	0.6-1.2

نیروی مغناطیس زدا یا وادارندگی مغناطیسی Magnetic Coercivity

ابتدا بیایید Coercivity یا "Hci" ماده را تعریف کنیم.

نیروی مغناطیس زدا یا وادارندگی مغناطیسی معیاری است برای سنجش توانایی یک ماده مغناطیسی برای مقاومت در برابر میدان مغناطیسی خارجی بدون اینکه مغناطیسی‌زدایی شود. این پارامتر نیز به راحتی از منحنی مغناطیس شوندگی قابل استخراج است.

به زبان ساده یعنی مقدار میدان مغناطیسی مخالف با مگنت که باید به آن اعمال شود تا مگنت خاصیت مغناطیسی خود را از دست دهد.

خب هرچه این عدد بزرگتر باشد نمایانگر این است که باید میدان معکوس قوی تریایجاد کنیم یا به بیانی دیگر مقاومت مگنت در مقابل میدان مغناطیسی مخالف بالاتر است!!!!!

برای آهنربای نئودیمیوم این فاکتور از دیگر مگنت ها بیشتر است . به همین علت هست که اگر یک مگنت نئودیمیوم را از قطب همنام به مگنت سرامیکی خیلی نزدیک کنید در آن واحد آرایش مغناطیسی مگنت سرامیکی تغییر می کند و ضعیف می شود.

این فاکتور نقش حیاتی برای ساخت مدارات مغناطیسی دارد زیرا ممکن هست مگنت آسیب ببیند و یا تغییر قطب دهد لذا باید مورد توجه قرار گیرد.

وقتی به جدول مشخصات مگنت نگاه می کنید، جلوی برخی از گرید ها ، حروف مختلفی وجود دارد. این حروف نشان دهنده دمای کاری اسمی مگنت می باشد. باید توجه نمود که افزایش دما نیز یکی از فاکتور هایی است که می تواند خاصیت مغناطیسی مگنت را ضعیف کند.

در یک نوع خاص از مگنت هرچه فاکتور وادارنگی مغناطیسی زیاد شود مقاومت دمایی آن نیز بالاتر می رود.

در دنیای آهنرباهای دائمی، چند راه وجود دارد که تولید کنندگان یا تامین کنندگان دمای کاری مگنت را تعریف می کنند، اما ما روی پرکاربردترین آنها، که سیستم حروف است، تمرکز می کنیم. این سیستم حروف از حروف زیر بعد از گرید آهنربا (BH max) برای تعریف مشخصات آهنرباها برای مقابله با نیروهای مغناطیس زدایی استفاده می کند;

M, H, SH, UH, EH, and TH

هنگامی که یک حرف بعد از گرید آهنربا نئودیمیوم استفاده می شود، نشان می دهد که آن ماده خاص توانایی بیشتری برای مبارزه با نیروهای مغناطیسی زدایی دارد.

یک آهنربای نئودیمیوم بدون حرف بعد از گرید ، مثلا N38، یا N45، یا N52، نشان می دهد که توانایی کار در محیطی را دارد که حداکثر دمای عملیاتی آن از 80 درجه سانتیگراد بیشتر نباشد. حرف

"M" مثلا N35M، N42M به طور کلی به این معنی است که آهنربا را می توان در محیط عملیاتی تا 100 درجه سانتیگراد استفاده کرد.

حرف "H" تا 120 درجه سانتیگراد، "SH" تا 150 درجه سانتیگراد، "UH" تا 180 درجه سانتیگراد، "EH" تا 200 درجه سانتیگراد، و "TH" تا دمای 220 درجه سانتیگراد.

اینها مشخصات کلی و اسمی هستند عوامل دیگری نیز موثر هستند به طور مثال دو آهنربای دیسکی نئودیمیوم با گرید و ارتفاع همسان را در نظر بگیرید : یکی قطر بیشتری دارد و دیگری قطر کمتر ، به طور کلی مگنتی که قطر کمتری دارد تحمل دمایی بالاتری دارد!!!

چه گریدی باید استفاده کنم؟

خب پاسخ این سوال در کاربرد مدنظر شماست. اگر به بالاترین قدرت در کوچکترین حجم ممکن در دمای اتاق نیاز دارید، گرید N52 قوی ترین نمونه موجود است.

بدین معنی که به طور مثال قدرت مگنت 5*12 گرید n42 تقریبا با مگنت 4*12 گرید n52 برابری می کند!!!

بسیاری از آهنرباهای ما در گرید N42 ارائه می شوند که موازنه بسیار خوبی بین هزینه، قدرت و عملکرد در دمای عملیاتی بالاتر است.

با استفاده از آهنربای N42 کمی بزرگتر، می توانید همان قدرت آهنربای N52 را بدست آورید.

اگر کاربرد مد نظر در محدوده دمایی بالاتری است می توانید از گرید هایی که در بالا اشاره شده بهره بگیرید.

به طور کلی پایین ترین گرید های مگنت نئودیمیوم گرید های n30 و n35 هستند و بالا ترین گرید ها ی نئودیمیوم گرید های n52 و n55 هستند . البته گرید n55 خیلی رایج نیست به علت فرایند ساخت پیچیده و نوع متریال تفاوت قیمت بسیاری با گرید n52 دارد و حدود 5 ،6 درصد از n52 قوی تر می باشد.