Неодимовые магниты уже настолько прочно вошли в современную жизнь, что удивительным выглядит факт их недавнего создания. Появились они только в 1983 году, были почти одновременно представлены американским промышленным гигантом General Motors, японской корпорацией Sumitomo и специалистами, представляющими Академию наук КНР.
Исходными компонентами для изготовления сплава, помимо неодима, являются бор и железо. Все они измельчаются до порошкообразного состояния, после чего спекаются в специальной печи при 1200-градусной температуре и огромном давлении. Полученный материал не отличается коррозионной стойкостью, однако, устранить этот недостаток удается за счет нанесения тонкого никелевого покрытия. Оно не ухудшает магнитных свойств изделия, однако, положительно сказывается на его сроке службы.
Долговечность, стойкость к негативным воздействиям внешней среды, огромная индукция при миниатюрности размеров – все это способствует распространению элементов в различных отраслях хозяйства, производства, быта. В каких технических сферах и устройствах используются неодимовые магниты?
Динамики
Магниты используются при изготовлении любых динамиков, от миниатюрных, которые можно найти, например, в наушниках, до огромных, мощностью в киловатты. Без этого элемента устройство оказалось бы просто неработоспособным. Поле, создаваемое магнитом, начинает взаимодействовать с переменным током, подаваемым на обмотки, в результате чего формируется сила, воздействующая на диффузор, продуцирующий акустические волны.
Классический вариант при производстве динамиков – ферритовые магниты, однако, с появлением неодима именно он стал общепринятым стандартом. Неудивительно, ведь устройства на его основе характеризуются множеством преимуществ:
- Высокая мощность при компактности габаритов. Даже миниатюрный динамик, установленный, например, во вставных наушниках, формирует очень плотный, мощный, насыщенный звук. Миниатюрность, вдобавок, позволяет оптимизировать систему охлаждения, освободить пространство для лучшей циркуляции воздуха, эффективного отвода лишней тепловой энергии.
- Высокая детализация. Характеристики неодимовых магнитов соответствуют требованиям и пожеланиям даже взыскательных аудиофилов, они применяются при сборке техники профессионального уровня. Звук не просто мощный, он отличается тщательной проработкой всех частот, каждый из инструментов хорошо слышен, прослушивание композиций, вне зависимости от жанра, доставляет максимум удовольствия.
- Срок службы. За несколько лет ферритовый магнит потеряет едва ли не 10 процентов от изначальных показателей, что негативно отразится на характеристиках динамика, звук станет тише, могут появиться неприятные искажения, хрипы. Для неодима это неактуально, выраженность естественного размагничивания составляет не более процента на сотню лет.
- Вариативность формы. Стандартная форма магнита для динамика – кольцо, однако, во многих случаях, например, в портативной или автомобильной акустике требуются элементы другой конфигурации. Технология производства магнитного материала на основе неодима никак не ограничивает конфигурацию готового изделия.
Очистное оборудование
Список очистных устройств, функциональность и производительность которых обеспечиваются неодимовыми магнитами, достаточно широк, наиболее распространенные решения выглядят следующим образом:
- Сепараторы. Сепаратор – это барабан, внутрь которого помещается сыпучий продукт, например, зерно, или наливается жидкость. Барабан вращается, а магниты, расположенные по его радиусу, эффективно притягивают и удерживают посторонние механические частицы. Сепараторы используются во многих отраслях промышленности, от нефтепереработки и нефтехимии до производства продуктов питания, напитков.
- Фильтры. В качестве примера можно рассмотреть даже обычный автомобильный масляный фильтр. Техническая жидкость постепенно насыщается металлической стружкой, примесями, образующимися из-за естественного износа основных механизмов и агрегатов. Сетка, являющаяся основой фильтра, не всегда способна эффективно задержать их, из-за чего характеристики масла ухудшаются, оно теряет способность отводить избыток тепла, снижать трение между взаимодействующими элементами, продлевая срок службы. Неодимовый магнит работает по тому же принципу, что и в сепараторе, обеспечивает высокое качество очистки.
- Специализированные очистные системы. В качестве яркого примера можно рассмотреть цех металлообработки. Шлифовка, зенковка, полировка, резка металла – все это операции приводят к образованию больших объемов металлической стружки и пыли, представляющей опасность для персонала, а также другого оборудования, находящегося в цеху. Неодимовый магнит отлично справляется с очисткой как воздуха по всему объему помещения, так и конкретной рабочей зоны, притягивая механические частицы независимо от размера.
Жесткие диски и электроника
Уже по официальному термину “жесткий магнитный диск”, что в конструкции этого накопителя информации присутствуют магниты. Головки с соответствующими свойствами изменяют магнитное поле диска, благодаря чему происходит корректная запись данных. При чтении также происходит подобный процесс, головки фиксируют поле, создаваемое магнитом, что позволяет фиксировать и правильно интерпретировать ранее сохраненную информацию.
Конечно, оптимальным вариантом в данном случае является именно неодим, элементы оказываются максимально миниатюрными, что позволяет сделать HDD компактными, пригодными для установки не только в стационарные компьютеры, но и в ноутбуки с корпусами, толщина которых измеряется считанными миллиметрами.
Электротехника
До изобретения неодимовых магнитов различные сенсоры, использующиеся на объектах энергетики, роторы моторов турбин ГЭС и ветряных генераторов, базировались на обмотках возбуждения, достаточно сложных с точки зрения конструкции, требующих регулярного обслуживания, не слишком надежных, а зачастую и небезопасных, что объясняется сильным искрением щеток при подаче тока.
На современных устройствах вместо щеток используются неодимовые магниты, расположенные на полюсах электромотора. Габариты двигателя при этом ничем не ограничиваются, это могут быть и огромные промышленные исполнения, и миниатюрные приводы, установленные, к примеру, в квадрокоптерах. Моторы на неодимовых магнитах очень надежны, точны в управлении и не нуждаются в частом обслуживании.
Подъемные системы
Классическая схема работы грузоподъемного оборудования предполагает механический захват, фиксацию груза при помощи крюка, строп, цепей, обвязок и других приспособлений. Это достаточно надежная схема, однако, она требует привлечения бригад такелажников, тщательного и внимательного подхода к выполнению каждой манипуляции, что увеличивает время работы и повышает риск ошибки.
Магнит, который за счет собственной индукции удерживает деталь при перемещении – более надежный вариант. Он позволяет эффективно работать с металлическими изделиями, вплоть до огромных балок, ЖБИ, внутри которых находится армирующий стальной каркас, отлично зарекомендовал себя в металлургии, строительстве, на различных складах, транспортных терминалах. Важный момент – магнит, в отличие от механического крепежа, не создает дополнительного давления на груз, обеспечивает возможность максимально бережной и аккуратной работы.
Прочие технические средства
Перечисленная техника – далеко не единственная, при сборке которой используются неодимовые магниты. Они также применяются в медицинских аппаратах МРТ, при оснащении автомобильного транспорта, где выполняют функцию активаторов различных приводов, запорных систем, являются частями датчиков и преобразователей. Примерами являются и мощные магнитные центрифуги, в которых разделяются изотопы, что позволяет наладить выпуск ядерного топлива.