Warum wird Hysterloy als Material bei einer Hysteresekupplung verwendet?
Die Zusammensetzung, Ausrichtung und Wärmebehandlung einer Hystereselegierung werden optimiert, um maximale Hystereseverluste zu erzielen. Im Allgemeinen werden Materialien entwickelt, um Verluste zu reduzieren. Hysterloy wird in der Regel in Form von Ringen mit einer Zusammensetzung geliefert, die der von AlNiCo 5 ähnelt. Die Ringe sind während eines Wärmebehandlungszyklus, der auf maximale Verluste optimiert ist, umlaufend ausgerichtet.
Welche Vor- und Nachteile haben verschiedene Materialien?
Sie können eine Tabelle sehen, die die Vor- und Nachteile bestimmter Materialfamilien vergleicht, im Abschnitt Materialien des Bereichs Magnetische Produkte auf unserer Website.
Welche Metalle sind für den Einsatz in einem Magnetkreis am besten geeignet?
Massivstahl ist in der Regel wirtschaftlich am besten für das Joch oder den Rahmen von statischen Feldgeräten geeignet. Die Masse des Materials, die benötigt wird, um den Fluss zwischen den hinteren Polen einer Baugruppe effizient zu transportieren, macht alles andere unmöglich zu rechtfertigen. Die Reluktanz dieses Teils des Magnetkreises ist auch ohne Glühung im Vergleich zum Arbeitsspalt relativ gering, sodass die mit dem Durchströmen des Materials verbundenen Verluste einen kleinen Teil der Gesamtverluste ausmachen. Polstücke sind anders, da ihr Zweck darin besteht, den Fluss über die Oberfläche des Spaltes neu zu verteilen und umzuleiten. Für Polstücke sollte nach Möglichkeit kohlenstoffarmer Stahl (ASME 1006 – 1018) verwendet werden, der nach der Bearbeitung wasserstoffgeglüht werden sollte. Die Edelstähle der Serie 400 können verwendet werden, sind aber magnetisch nicht so gut wie kohlenstoffarmer Stahl, so dass Teile zum Ausgleich größer sein müssen und/oder der Magnetstapel größer sein muss. Hiperco 50 oder ein gleichwertiges 50/50 Eisen-Kobalt-Material wird in den seltenen Fällen benötigt, in denen eine kleine Größe wertvoller ist als Effizienz. Dieses Material hat eine Sättigungsflussdichte von 24 kG im Gegensatz zu etwa 20 kG für guten Stahl. Armco-Eisen oder reines Eisen kann auf einigen älteren Zeichnungen auftauchen. Die Verfügbarkeit ist bei kleineren Mengen ein Problem und verursacht im Vergleich zu Standardlegierungen höhere Kosten. Ein weiterer Faktor, der bei der Wahl von Armco Eisen zu berücksichtigen ist, ist die mechanische Festigkeit im Vergleich zu Standardstahlgüten. Eloxiertes Aluminium ist ein gutes, nichtmagnetisches Material für Leichtbaustrukturen, aber nichtmagnetische Edelstähle (Serie 300) können für den Umweltschutz und die Festigkeit erforderlich sein. Achtung: Die Edelstähle der Serie 300 sind austenitisch, sodass die Kaltumformung die kaltumgeformten Volumen magnetisch macht. Dies ist in der Regel ein Skineffekt.
Worin besteht der Unterschied zwischen AlNiCo, Sm-Co und Nd-Fe-B Magnetmaterialien?
AlNiCo ist ein älteres Magnetmaterial, das noch immer wichtige Anwendungen hat. Sein maximales Energieprodukt ist etwa 1/5 der Sm-Co-Materialien, aber es hat ausgezeichnete Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen und eine bessere Korrosionsbeständigkeit. AlNiCo kann in verschiedene Formen mit unterschiedlichen magnetischen Ausrichtungen gegossen werden. Die Seltenerdmagnete Sm-Co und Nd-Fe-B haben eine hohe Koerzitivfeldstärke, so dass sie nicht im Schaltkreis magnetisiert werden müssen und mit niedrigen Permeanzkoeffizienten (d.h. dünnen Scheiben) verwendet werden können. Diese Materialien eignen sich auch für die Helmholtz-Spulenprüfung aufgrund ihrer geradlinigen Normalverläufe. Dies macht Seltene Erden auch ideal für Motoren und Hochfeld-Dipole. Sm-Co hat eine gute Beständigkeit gegen thermische Entmagnetisierung, ist aber spröde. Nd-Fe-B ist weniger spröde, hat schlechte thermische Eigenschaften und ist anfällig für Korrosion.
Wo hat ein Permanentmagnet einen Vorteil gegenüber einem Elektromagneten?
Im Allgemeinen ist das Raumvolumen, das benötigt wird, um ein bestimmtes statisches Feld zu erzeugen, bei Permanentmagneten geringer, wenn der Arbeitsabstand klein ist; Elektromagnete gewinnen bei größeren Geräten. Der wirtschaftliche Übergang wirdjedoch jedes Mal höher, wenn ein energiereicheres PM-Material verfügbar wird. Elektromagnetische Begrenzungsfaktoren sind der Platzbedarf der Wicklungen und der Stromversorgung, sowie die im Betrieb entstehende Wärme. Permanentmagnete benötigen keine Stromversorgung, sind also platzsparend und energieeffizient. Eine einstellbare Stromversorgung ermöglicht eine einfache Einstellung des Magnetfeldes eines Elektromagneten durch einfaches Einstellen des Eingangsstroms. Allerdings können einstellbare Permanentmagnete verwendet werden, wenn das Feld nicht häufig angepasst werden muss.
Warum sind Seltenerdmagnete so teuer?
Bei den Seltenerdmagneten sind die Schwermetalle, die zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften verwendet werden, schwer zu extrahieren. Die magnetbezogenen Elemente machen eigentlich nur einen kleinen Teil der abgebauten Lanthanide aus, so dass das Material nicht in großen Mengen hergestellt werden kann. Da die feinen Pulver pyrophor sind, müssen die Produktionsbedingungen sehr genau kontrolliert werden, und es gibt eine Grenze für die Größe des Blocks, der aufgrund des erforderlichen Drucks gebildet werden kann. Die nachträgliche Bearbeitung der Magnete verursacht zusätzliche Kosten. Da die Magnete typischerweise sehr hart und spröde sind, sind die Schleif- und Schneidvorgänge langsam.