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

срещу

Основен въпрос, който възниква в проучване на търговията с магнити, е как да решите дали да използвате неодимов магнит или феритен магнит за конкретно приложение. Търговско проучване, което на пръв поглед изглежда много просто, може бързо да стане по-сложно, след като се вземат предвид всички фактори.

Дизайнерите, които искат да оптимизират своя продукт за определени фактори, могат да произвеждат подобни продукти, които използват всеки тип магнит в зависимост от определена цел, което може да включва много фактори като цена, ефективност, тегло на системата, размер на системата, производителност, форм-фактор, естетика, време за изпълнение и други съображения.

Ако ефективността, особено ефективността на единица обем е решаващият фактор, дизайнерите често избират неодимови магнити, които доставят до 20 пъти магнитното поле на единица обем в сравнение с феритни магнити.

Ако цената е най-важният фактор, дизайнерите често избират феритни магнити, които доставят 2-3 пъти магнитното поле на изразходван долар, в сравнение с неодимовите магнити.

Допълнителните фактори играят важна роля, тъй като дизайнерите разглеждат други фактори, както ще видим по-долу.

Неодим? Или ферит? Не винаги е толкова просто

Ако на въпроса за неодима срещу ферита можеше да се отговори толкова лесно, нямаше да има прекалено много за разговори. Но някои изненадващи по-малко известни други фактори могат да повлияят на решението, така че често си струва подробен анализ.

Ето кратък списък на някои от по-малко известните фактори, които ще разгледаме по-късно:

  1. Размер на системата
  2. Производителност
  3. Свързани с размера разходи за обработка на магнит

Нека да разгледаме тези и други фактори, докато задълбаваме в света на феритните и неодимовите магнити.

Харесвате ли тази публикация? Много читатели харесват и публикацията ни за Samarium Cobalt vs Neodymium Magnets.

Неодим срещу ферит за високоговорители

Изглежда, че в аудио индустрията е имало доста дебати за използването на феритни магнити срещу неодимови магнити в аудио високоговорителите. Отлични аудио системи са - и продължават да се правят - и с двата типа магнити.

Промоционалните материали от производителите на високоговорители отлично обясняват защо неодимовите магнити произвеждат толкова добър звук, но много аудиофили ентусиазирано говорят за - и продължават да обичат - звука на високоговорителите, направени с феритни магнити.

И така ... кой магнит е по-добрият магнит за високоговорители? Причината, поради която толкова много са обсъждали това, е, че решението зависи от редица фактори. Произведен ли е високоговорителят за дома? Ще бъде ли инсталиран в автомобил? Гласовата намотка оптимизирана ли е за магнита? Колко добре са съпоставени останалите компоненти? Важен фактор ли са размерът и теглото?

Използва ли високоговорителят компресиращи драйвери? Драйверите за компресия изискват много енергия, за да задвижат звука през отвор - което може да благоприятства неодимови магнити. Но защо не проектирате драйвер за феритна компресия? Може да бъде - и е направено - и с двата магнита.

Тогава какво ще кажете за малките високоговорители - като тези в мобилните телефони и слушалките? Тези високоговорители са станали голяма част от електроакустичния пазар. Какви материали използват? И защо?

Предпочитат ли автомобилните дизайни на високоговорители неодима? Или ферит?

Автомобилните високоговорители обикновено са проектирани да се поберат в тесни автомобилни пространства. Тези пространства често не са идеални за същия дизайн, който би бил поставен в домашна обстановка.

Дизайнерът може да се наложи да направи 100 мм (4 ”) бас в автомобил, но домашната система може да има 200-300 мм (8-12”) бас. Концертните системи са по-големи.

Тогава дълбочината на високоговорителя също може да се включи в уравнението. По-малък неодимов магнит може да помогне на дизайнера да накара високоговорителя да се побере в по-плътен плик, отколкото феритен говорител би позволил.

Фактори, които предпочитат неодима

Ето традиционните фактори, които влияят на решението кой магнит да бъде избран за проект:

  • Сила на магнитното поле
  • Принудителност (устойчивост на размагнитване)
  • Миниатюризация

Сила на магнитното поле

Ако даден дизайн зависи от висока сила на магнитното поле, най-добре е да се оптимизира с помощта на магнит с най-силно магнитно поле.

Силното магнитно поле ще доведе до по-малки размери в други части на дизайна. Например, по-силно магнитно поле води до по-малки двигатели, тъй като сега двигателят може да генерира повече въртящ момент при по-малък диаметър, отколкото може да се постигне чрез магнит с по-слабо магнитно поле.

Принудителна сила

Ще срещне ли магнитът силно поле за размагнитване? Неодимовите магнити имат най-силна принудителна сила при стайна температура и дори при леко повишени температури. Това означава, че те оказват много силна устойчивост на размагнитване в присъствието на противоположно магнитно поле при температури до 230 градуса С.

Миниатюризация и разходи за обработка, свързани с размера

По-малък двигател позволява свеждане до минимум на други размери на компонентите. По-малките компоненти често са по-евтини от по-големите, но това зависи от конкретния дизайн. Подробният анализ на разходите и ползите ще внесе яснота в това решение, но може да изисква анализ на много различни фактори.

Дизайнерът може да анализира много фактори. Тези фактори могат да сочат към върхов въртящ момент или устойчиво ниво на мощност.

Ефективността и разходите за жизнения цикъл благоприятстват неодимовите магнити - особено за приложения с висок работен цикъл. Силното им магнитно поле достига през въздушната междина и взаимодейства с други магнитни компоненти на по-голямо разстояние. Това създава по-силен електрически ток с по-малко вход от други места.

Неодимовите магнити се обработват по-лесно от феритните магнити

Една от най-фините точки на дизайна на магнитите е разбирането на цената за изработване на малки, прецизни части. Тъй като детайлът намалява, цената се доминира не от материала, а от обработката, необходима за изработката на детайла.

NdFeB е доста чуплив метал в сравнение с много други метали, но феритът е много по-чуплив и малко по-труден за обработка. Така че има точка на размер/сложност, при която феритна част всъщност става по-скъпа за изработка от еквивалентна неодимова част поради механичната обработка.

Важно е да се отбележи, че въпреки че цената на килограм се увеличава с намаляването на частите, единичната цена обикновено продължава да спада. Въпросът е, че когато частите стават по-малки, общите разходи доминират от повърхността. Това е така, тъй като с намаляването на частите съотношението на площта на единица обем се повишава.

Ето защо в мобилните телефони се намират толкова много малки NdFeB магнити?

Фактори, които предпочитат ферита

Сравнение с висока температура на феритни и неодимови магнити

Феритните магнити имат по-висока температура на Кюри от неодимовите магнити, така че поддържат намагнитването си по-добре при по-високи температури. Това дава на дизайнерите по-големи работни полета при по-високи температури, отколкото предлагат неодимовите магнити.

Въпреки че има неодимови магнити с висока принудителна способност за устойчивост на температури над 200 градуса С, тези температурни класове струват повече от по-ниските температурни класове. Феритите могат да работят до 300 градуса C и техният температурен коефициент всъщност се увеличава с .27%/градус ° C. Това означава, че феритите всъщност имат по-силна принудителна сила с повишаване на температурата.

Феритните магнити губят малко магнитно поле при по-високи температури - загуба на 0,20%/градус С с повишаване на температурата.

Устойчивост на корозия

Неодимовите магнити често получават пробив поради липсата на устойчивост на корозия, но те винаги се доставят с устойчиво на корозия покритие, освен ако дизайнерът специално не поръча магнит NdFeB без него.

Покритието по подразбиране е покритие никел-мед-никел (NiCuNi), което предлага много добра цялостна устойчивост на корозия и чист външен вид за най-често срещаните приложения, без да се изискват други покрития.

Това стандартно покритие е много икономично и представлява много малък разходен компонент. Други покрития се предлагат с малка добавена цена за приложения, които изискват по-висока устойчивост на корозия, така че NdFeB магнити могат да се използват в много корозивни среди без проблеми.

Но сега помислете за контраста с феритни магнити, които в повечето случаи не изискват никакви покрития. Този фактор влияе на немалко дизайнерски решения в полза на феритни магнити.

Феритните магнити имат по-ниска цена

Разбира се, феритните магнити са много по-евтини от неодимовите магнити, особено ако се разглеждат като единица цена на обем магнит. Ако приложението не изисква по-висок магнитен поток на неодимов магнит, защо да плащате за това? Много приложения са идеални за феритни магнити.

Фактори за дизайн на магнит, които изискват повече анализ

Някои приложения включват по-сложно решение поради работния цикъл - процента от времето, в което работят. Нека разгледаме няколко приложения, които биха могли да отидат в двете посоки.

Двигателят за случайна употреба има различни съображения от този за непрекъсната употреба. При случайна употреба двигател - подобно на двигател на пералня или вакуумна машина, може да се наблюдава работен цикъл под 1%, но двигателят на климатика в горещ климат може да работи 40-70% от времето.

Хладилните компресорни двигатели са друг пример за двигател, който работи много часове на ден.

Ефективността при двигател с продължителна употреба е много по-важна, отколкото при двигател за случайна употреба, а по-силните магнити правят двигателите с по-висока ефективност.

Това не е само въпрос на разходи за жизнения цикъл, но и въпрос на спестяване на ресурси. Националните енергийни администратори оценяват промишлените и битовите нужди и дават препоръки въз основа на техния анализ. Това е една от причините да виждате етикетите на основните уреди, показващи техния рейтинг на енергийна ефективност.

Ако двигателят ще бъде в непрекъсната употреба, по-вероятно е да бъде направен от неодимови магнити, отколкото феритни магнити.

Уникални фактори за вашето приложение

Много напълно задоволителни високотехнологични приложения са проектирани с помощта на неодимови или феритни магнити. Кои са някои примери за успешни приложения на всеки?

Ограничения за пространство и размер

Неодимовите магнити често се предпочитат в следните приложения, които са чувствителни към космическите ограничения:

  • Мобилни телефони
  • Слушалки
  • Слушалки
  • Говорители на пътен музикант
  • Малки говорители
  • Интелигентни високоговорители
  • Електрически двигатели с висока плътност
  • Двигатели с продължителна употреба за икономия на енергия или намалена топлинна мощност
  • Вятърна турбина от клас мегават
  • Автомобилни тягови двигатели
  • Много други приложения
  • Феритните магнити често се предпочитат за следните приложения, които са по-чувствителни към цената или за по-високи температури:
  • Големи стационарни високоговорители с високоговорители
  • Нискотарифни високоговорители
  • Магнити за хладилник
  • Задържане на магнити
  • Много други приложения

Изборът на подходящия магнит за вашето приложение

Ако проектирате част или система и се опитвате да изберете правилния магнит, това са основните дизайнерски компромиси, които да вземете предвид.

Ефект на системата

Размерът на магнита може да се развихри в цялата система. Промишлените двигатели PMDC (постоянен магнит с постоянен ток) двигатели, проектирани за непрекъсната употреба, обикновено наблюдават 40-70% намаляване на размера плюс повишена ефективност в сравнение с асинхронните двигатели. Много двигатели PMDC успешно използват феритни магнити, но някои други изискват допълнителна производителност и ефективност, които могат да предложат само неодимови двигатели.

Неодим срещу феритни магнити в двигателите на климатика

Неодимовите магнити обикновено са част от по-ефективен двигател с висок работен цикъл. С други думи, магнитите NdFeB се срещат по-често в двигатели, предназначени за продължителна употреба, тъй като по-високата ефективност на двигателя намалява потреблението на енергия и разходите за жизнения цикъл за живота на двигателя.

Например, в Азия бързият темп на растеж на потреблението на енергия доведе до стриктно управление от страна на търсенето, така че дори мотори за климатични инсталации с относително нисък работен цикъл използват неодимови магнити за постигане на по-висока ефективност, отколкото се наблюдава в много други развити страни. Това помага на комуналните услуги да намалят търсенето в пиковите часове.

Финални мисли

Тъй като технологията продължава да се движи напред, дизайнерите непрекъснато поглеждат наново как да използват както неодимови, така и феритни магнити. Всеки тип магнит има свои уникални характеристики, които правят печелившите дизайни.

Дизайнерите, които искат да оптимизират своите проекти, ще използват софтуер за анализ или ще работят с производител на магнити, който може да извърши анализа вместо тях. BJMT извършва вътрешен анализ за много нови приложения.