Neodímium vs ferrit mágnesek

Fotóhitel: daikinpmc.com/en/energysaving/IPMmortor/

ferritmágnesek

A mágneses kereskedelemmel foglalkozó tanulmányban felmerülő központi kérdés az, hogyan lehet eldönteni, hogy neodímium vagy ferrit mágnest használunk-e egy adott alkalmazáshoz. Az első pillantásra nagyon egyszerűnek tűnő kereskedelmi tanulmány az összes tényező figyelembevételével gyorsan összetettebbé válhat.

Azok a tervezők, akik termékeiket bizonyos tényezőkre szeretnék optimalizálni, hasonló céloktól függően hasonló termékeket állíthatnak elő, amelyek bármely típusú mágnest használnak, ami számos tényezőt érinthet, mint például költség, hatékonyság, a rendszer súlya, a rendszer mérete, teljesítmény, alaki tényező, esztétika, átfutási idő és egyéb szempontok.

Ha a hatékonyság, különösen az egységenkénti térfogat-hatékonyság a döntő tényező, a tervezők gyakran neodímium mágneseket választanak, amelyek a mágneses tér 20-szorosát adják térfogategységre a ferrit mágnesekhez képest.

Ha a költség a legfontosabb tényező, a tervezők gyakran választanak ferritmágneseket, amelyek a mágneses mező 2-3-szorosát adják el egy elköltött dollárra, mint a neodímium mágnesek.

A további tényezők fontos szerepet játszanak, mivel a tervezők figyelembe vesznek más tényezőket, amint az alábbiakban láthatjuk.

Neodímium? Vagy Ferrite? Ez nem mindig ilyen egyszerű

Ha a Neodymium vs Ferrite kérdésre ilyen könnyen lehetne választ adni, akkor nem lenne túl sok szó. Néhány meglepő, kevésbé ismert egyéb tényező befolyásolhatja a döntést, ezért gyakran érdemes részletes elemzést végezni.

Itt van egy rövid lista néhány kevésbé ismert tényezőről, amelyekre később kitérünk:

  1. Rendszerméret
  2. Termelékenység
  3. Mérettel kapcsolatos mágnes-feldolgozási költség

Vizsgáljuk meg ezeket és más tényezőket, amikor mélyebben belemélyedünk a ferrit és a neodímium mágnesek világába.

Tetszik ez a bejegyzés? Sok olvasó kedveli a Szamárium kobalt vs neodímium mágnesek című bejegyzésünket is.

Neodímium vs ferrit hangszórókhoz

Úgy tűnik, hogy az audioiparban meglehetősen vita alakult ki a ferritmágnesek és a neodímium mágnesek audio hangszórókban történő használatáról. Kiváló audiorendszereket készítettek - és továbbra is készülnek - mindkét mágneses típussal.

A hangszórók gyártói promóciós anyagai nagyszerűen megmagyarázzák, miért adnak ilyen jó hangot a neodímium mágnesek, mégis sok audiofil lelkesen beszél - és továbbra is imádja - a ferritmágnesekkel készített hangszórórendszerek hangkimenetét.

Tehát ... melyik mágnes a jobb hangszóró mágnes? Annyian vitatták ezt, hogy a döntés számos tényezőtől függ. A hangszórót otthoni használatra tervezték? Be fogják szerelni egy autóba? A hangtekercs a mágneshez van optimalizálva? Mennyire illeszkednek a többi alkatrészhez? A méret és a súly fontos tényezők?

A hangszóró tömörítő illesztőprogramokat használ? A tömörítő meghajtóknak sok energiára van szükségük ahhoz, hogy a hangot egy nyíláson keresztül lehessen vezetni - ami előnyös lehet a neodímium mágneseknek. De miért ne tervezhetne ferrit kompressziós illesztőprogramot? Megtehető - és megtörtént - mindkét mágnessel.

Akkor mi a helyzet a kis hangszórókkal - hasonlóan a mobiltelefonokhoz és a fejhallgatókhoz? Ezek a hangszórók az elektroakusztikus piac nagy részévé nőttek ki. Milyen anyagokat használnak? És miért?

Az autóipari hangszórók formatervezése kedvez a neodímiumnak? Vagy Ferrite?

Az autóipari hangszórókat általában úgy tervezték, hogy szűk autóterekben is elférjenek. Ezek a terek gyakran nem ideálisak ugyanahhoz a kialakításhoz, amelyet otthoni környezetben helyeznének el.

Lehet, hogy a tervezőnek 100 mm-es (4 ”) mélysugárzót kell dolgoznia egy autóban, de egy otthoni rendszerben előfordulhat, hogy 200–300 mm-es (8–12”) mélysugárzóval rendelkezik. A koncertrendszerek nagyobbak.

Ekkor a hangszóró mélysége is beleszámíthat az egyenletbe. A kisebb neodímium mágnes segíthet a tervezőnek abban, hogy a hangszóró szorosabb borítékba illeszkedjen, mint amit a ferrit hangszóró megengedne.

A neodímiumot kedvező tényezők

Íme a hagyományos tényezők, amelyek befolyásolják a döntést arról, hogy melyik mágnest válasszák a projekthez:

  • Mágneses térerősség
  • Koercivitás (ellenállás a mágnesezéssel szemben)
  • Miniatürizálás

Mágneses térerősség

Ha a kialakítás nagy mágneses térerősségtől függ, akkor a legerősebb mágneses térrel rendelkező mágnes használatával lehet optimalizálni.

Az erős mágneses tér kisebb méreteket eredményez a tervezés más részein. Például az erősebb mágneses tér kisebb motorokhoz vezet, mert most a motor nagyobb nyomatékot képes létrehozni kisebb átmérőben, mint amit egy gyengébb mágneses térrel rendelkező mágnes képes elérni.

Kényszerítő erő

Vajon a mágnes erős demagnetizáló mezővel találkozik? A neodímium mágnesek szobahőmérsékleten és még enyhén magas hőmérsékleten is a legerősebb a koercitivitással. Ez azt jelenti, hogy ellenálló mágneses mező jelenlétében nagyon erős ellenállást fejtenek ki a mágnesezéssel szemben, legfeljebb 230 ° C hőmérsékleten.

Miniatürizálás és a mérethez kapcsolódó feldolgozási költségek

A kisebb motor lehetővé teszi más alkatrészméretek minimalizálását. A kisebb alkatrészek gyakran olcsóbbak, mint a nagyobb alkatrészek, de ez az adott kiviteltől függ. Egy részletes költség-haszon elemzés egyértelművé teszi ezt a döntést, de sokféle tényező elemzését igényelheti.

A tervező sok tényezőt elemezhet. Ezek a tényezők csúcsnyomatékra vagy tartós teljesítményszintre utalhatnak.

A hatékonyság és az életciklus költségei előnyben részesítik a neodímium mágneseket - különösen nagy igénybevételű alkalmazások esetén. Erős mágneses mezőjük eléri a légrést, és nagyobb távolságban kölcsönhatásba lép más mágneses alkatrészekkel. Ez erősebb elektromos áramot eredményez, kevesebb más helyről érkező bemenet.

A neodímium mágneseket könnyebb megmunkálni, mint a ferrit mágneseket

A mágneses tervezés egyik finom pontja a kicsi, precíziós alkatrészek gyártásának költségeinek megértése. Ahogy az alkatrész kisebb lesz, a költségeket nem az anyag, hanem az alkatrész elkészítéséhez szükséges megmunkálás uralja.

Az NdFeB meglehetősen törékeny fém, összehasonlítva sok más fémmel, de a ferrit sokkal törékenyebb és valamivel nehezebb megmunkálni. Tehát van egy méret/bonyolultság, ahol a ferrit alkatrész gyártása drágább lesz, mint egy ekvivalens neodímium alkatrész a mechanikai feldolgozás miatt.

Fontos megjegyezni, hogy bár a kilogrammonkénti költség növekszik az alkatrészek csökkenésével, az egységköltség általában folyamatosan csökken. A lényeg az, hogy amint az alkatrészek kisebbek lesznek, a teljes költséget a felület fogja uralni. A részek kisebbé válásával ugyanis nő a felület/egység/térfogat arány.

Ezért található meg ennyi kicsi NdFeB mágnes a mobiltelefonokban?

A ferrit kedvelő tényezők

Ferrit és neodímium mágnesek magas hőmérsékleti összehasonlítása

A ferrit mágnesek Curie-hőmérséklete magasabb, mint a neodímium mágneseké, ezért magasabb hőmérsékleten jobban megtartják mágnesességüket. Ez nagyobb működési árrést biztosít a tervezőknek magasabb hőmérsékleten, mint a Neodymium mágnesek kínálják.

Annak ellenére, hogy vannak olyan neodímium mágnesek, amelyek nagy koercivitással rendelkeznek a 200 ° C-ot meghaladó hőmérsékletekkel szembeni ellenálló képességre, ezek a hőmérsékleti osztályok többe kerülnek, mint az alacsonyabb hőmérsékleti fokozatok. A ferritek egészen 300 ° C-ig működhetnek, hőmérsékleti együtthatójuk pedig 0,27%/fok ° C-kal növekszik. Ez azt jelenti, hogy a ferritek valóban erősebbek a koercivitással, amikor a hőmérséklet emelkedik.

A ferritmágnesek magasabb hőmérsékleten elvesztenek némi mágneses teret - a hőmérséklet emelkedésével 0,20%/C fokot veszítenek.

Korrozióállóság

A neodímium mágnesek gyakran kapnak bumm rap-et a korrózióállóság hiánya miatt, de mindig korrózióálló bevonattal rendelkeznek, hacsak a tervező nem rendel külön NdFeB mágnest anélkül.

Az alapértelmezett bevonat egy nikkel-réz-nikkel (NiCuNi) bevonat, amely nagyon jó általános korrózióállóságot és tiszta megjelenést biztosít a leggyakoribb alkalmazásokhoz, nincs szükség más bevonatokra.

Ez a szokásos bevonat nagyon gazdaságos és nagyon kis költségkomponensnek számít. Más bevonatok kis hozzáadott költséggel állnak rendelkezésre olyan alkalmazásokhoz, amelyek nagyobb korrózióállóságot igényelnek, így az NdFeB mágnesek problémamentesen alkalmazhatók számos maró környezetben.

De most vegyük figyelembe a ferritmágnesekkel való kontrasztot, amelyek a legtöbb esetben nem igényelnek semmilyen bevonatot. Ez a tényező jó néhány tervezési döntést befolyásol a ferritmágnesek mellett.

A ferritmágnesek olcsóbbak

Természetesen a ferritmágnesek jóval olcsóbbak, mint a neodímium mágnesek, különösen, ha a mágnes térfogatára jutó költség egységének tekintjük. Ha egy alkalmazás nem igényli a neodímium mágnes nagyobb mágneses fluxusát, miért fizetne ezért? Számos alkalmazás tökéletes a ferritmágnesekhez.

Több elemzést igénylő mágnestervezési tényezők

Néhány alkalmazás bonyolultabb döntést von maga után a munkaciklus miatt - a munkaidő százalékában. Nézzünk meg néhány alkalmazást, amelyek mindkét irányba menhetnek.

Az alkalmi használatra szánt motornak más szempontjai vannak, mint a folyamatos használatú motornak. Az alkalmi használatra szánt motorok - mint a mosógépek vagy a vákuumgépek motorjai - kevesebb mint 1% -os működési ciklust mutathatnak, de a légkondicionáló motor forró éghajlaton az esetek 40-70% -át képes működtetni.

A hűtőszekrény kompresszoros motorjai egy másik példa a motorra, amely napi sok órát jár.

A folyamatos használatú motorok hatékonysága sokkal fontosabb, mint az alkalmi használatú motoroknál, és az erősebb mágnesek nagyobb hatékonyságú motorokat eredményeznek.

Ez nemcsak az életciklus költsége, hanem az erőforrások megőrzése is. A nemzeti energiaügyintézők értékelik az ipari és háztartási felhasználásokat, és elemzéseik alapján ajánlásokat fogalmaznak meg. Ez az egyik oka annak, hogy a főbb készülékeken látható címkék jelzik az energiahatékonysági besorolást.

Ha egy motort folyamatosan használnak, akkor valószínűbb, hogy neodímium mágnesekből áll, mint ferrit mágnesekből.

Az alkalmazás egyedi tényezői

Számos tökéletesen kielégítő csúcstechnológiai alkalmazást terveztek neodímium vagy ferrit mágnesek felhasználásával. Melyek példák mindegyik sikeres alkalmazására?

Tér- és méretkorlátok

A neodímium mágneseket gyakran előnyben részesítik a következő helyszűkeire érzékeny alkalmazásokban:

  • Mobiltelefonok
  • Fülhallgató
  • Fülhallgató
  • Road zenész hangszórók
  • Kis hangszórók
  • Intelligens hangszórók
  • Nagy teljesítményű sűrűségű elektromos motorok
  • Folyamatos motorok energiamegtakarítás vagy csökkentett hőteljesítmény érdekében
  • Megawatt-osztályú szélturbina
  • Gépjármű-vontató motorok
  • Sok más alkalmazás
  • A ferritmágneseket gyakran előnyben részesítik a következő alkalmazások esetében, amelyek érzékenyebbek az árra vagy a magasabb hőmérsékletre:
  • Nagyméretű, álló Woofer hangszórók
  • Olcsó hangszórók
  • Hűtőmágnesek
  • Tartó mágnesek
  • Sok más alkalmazás

A megfelelő mágnes kiválasztása az alkalmazáshoz

Ha egy alkatrészt vagy rendszert tervez, és a megfelelő mágnest próbálja kiválasztani, akkor ezeket az alapvető tervezési kompromisszumokat kell figyelembe venni.

Rendszerhatás

A mágnes mérete hullámozhat az egész rendszeren. A folyamatos használatra tervezett ipari meghajtású PMDC (állandó mágnes egyenáramú) motorok mérete általában 40-70% -kal csökken, emellett nagyobb a hatékonyság az indukciós motorokhoz képest. Sok PMDC motor sikeresen használ ferritmágneseket, de mások megkövetelik azt a extra teljesítményt és hatékonyságot, amelyet csak a Neodymium motorok tudnak nyújtani.

Neodímium és ferritmágnesek a légkondicionáló motorokban

A neodímium mágnesek általában egy hatékonyabb, nagy munkaciklusú motor részei. Más szavakkal, az NdFeB mágnesek gyakrabban megtalálhatók a folyamatos használatra tervezett motorokban, mivel a motor nagyobb hatékonysága csökkenti az energiafelhasználást és az életciklus költségeit a motor élettartama alatt.

Például Ázsiában az energiafelhasználás gyors növekedési üteme szigorú keresleti irányításhoz vezetett, így még a viszonylag alacsony terhelési ciklusú lakossági légkondicionáló motorok is neodímium mágneseket használnak a nagyobb hatékonyság elérése érdekében, mint sok más fejlett országban tapasztalható. Ez segít a közműveknek csökkenteni a keresletet csúcsidőben.

Végső gondolatok

Amint a technológia tovább halad, a tervezők folyamatosan újból megvizsgálják a neodímium és a ferrit mágnesek használatát. Minden típusú mágnesnek megvannak a maga egyedi jellemzői, amelyek elnyerik a terveket.

Azok a tervezők, akik optimalizálni szeretnék terveiket, elemző szoftvert használnak, vagy olyan mágnesgyártóval működnek együtt, amely futtathatja az elemzést helyettük. A BJMT sok új alkalmazás házon belüli elemzését végzi.