استخدامات المغناطيسات الأرضية النادرة في المحركات

أحد الأجهزة المغناطيسية الأكثر إثارة للاهتمام التي عرفها الإنسان هو مجال القوة المغناطيسية الذي يمكن أن ينشأ بواسطة معدن أرضي نادر مثل الحديد أو الكوبالت أو التيتانيوم. كان أول معدن ترابي نادر تم استخدامه يعتمد على معدن السماريوم الأرضي النادر ولاحقًا على معدن الكادميوم الانتقالي. يُشار إليها أيضًا باسم المادة المغناطيسية سمالتو-كوبالت (SMCo)، وقد تم تطويرها في البداية في أواخر الستينيات وأثبتت أنها أكثر كفاءة من المواد المغناطيسية الدائمة السابقة. ومنذ ذلك الحين، تم استخدام عدد من المعادن الأرضية النادرة الأخرى في تصنيع العناصر المغناطيسية.

يمكن استخدام جميع المعادن ذات الكثافة العالية لصنع مغناطيس دائم بسبب العدد الكبير من خصائص التنافر والجذب الكهربائي. يمكن تخصيص العديد من هذه السبائك لتأخذ أي شكل مرغوب. هذه الخصائص تجعلها مثالية للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب الكثير من القوة وخفة الوزن. بعض هذه السبائك، مثل الكوبالت والتيتانيوم والصلب، تُستخدم بالفعل على نطاق واسع.

السبائك الأخرى أكثر هشاشة من غيرها. وتشمل هذه سبائك الكوبالت، التي يقال إنها أقوى وأخف وزنًا من الحديد. بعض الأنواع الأخرى الأكثر هشاشة تشمل التيتانيوم والنيكل. لقد تم أيضًا تطوير مغناطيسات أرضية نادرة تظهر نتائج واعدة في تطبيقات أخرى غير المتعلقة بالكهرباء. على سبيل المثال، يتم الآن استخدام المغناطيسات القوية لبناء مغناطيسات مصغرة لتشغيل قوارب التحكم عن بعد.

انقر لزيارة منتجاتنا: متكلس ندفيب المغناطيس

هناك العديد من الأنواع المختلفة من العناصر الأرضية النادرة التي لها خصائص مغناطيسية جذابة مختلفة. يتمتع كل من القصدير والألمنيوم والنحاس والنيكل والفوسفور بنقاط قوة مختلفة وخصائص أخرى يجب على مصممي المغناطيس أخذها في الاعتبار. يمكنهم أيضًا إنتاج أنواع مختلفة من الأيونات. الطريقة التي يتم بها إنتاج هذه الأيونات مهمة أيضًا. تنتج أنواع معينة من الأتربة النادرة أيونات سالبة، بينما تنتج أنواع أخرى أيونات موجبة. إن خصائص الأيونات المنتجة هي التي تميزها.

يمكن للسبائك ذات المسامية العالية بشكل خاص أن تنتج مجالات كهرومغناطيسية قوية. يمكن أن يؤدي ربط اثنين من العناصر الأرضية النادرة معًا بقوة إلى إنتاج نوع من المجال المغناطيسي أصغر بكثير من المجال الكهربائي، ولكنه قوي بما يكفي للحث على جذب البروتونات. وهذا هو أساس بعض المحركات الأكثر كفاءة المستخدمة اليوم. تعمل هذه المحركات باستخدام المجال المغناطيسي لدفع سلسلة من المغناطيسات الكهربائية، ولتقوية هذا المجال، يتم وضع المغناطيس في اتجاه معين.

تشمل الأمثلة الأكثر شيوعًا لهذه المحركات تلك المصنوعة باستخدام مغناطيس nDFeb. هذه المغناطيسات، وهي الإسبنيل، لها اتجاه خاص يسمح لها بالاستجابة بطريقة معينة لتيار كهربائي شائع ومعروف. القوة المغناطيسية التي تنتجها مغناطيسات nDFeb ذات القوة المغناطيسية العالية قوية بما يكفي لرفع سيارة أو طائرة من الهواء. بالإضافة إلى حجمها الكبير، يمكنها أيضًا التحرك بسرعة كبيرة، وذلك بفضل بنيتها خفيفة الوزن. وهي مصممة للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب مجالًا مغناطيسيًا قويًا جدًا، كما هو الحال في الفضاء أو تحت الماء.

المحركات الأكثر كفاءة التي تستخدم مغناطيسات أرضية نادرة هي تلك التي تستخدم الحديد الصلب كمادة رئيسية. هناك العديد من المزايا لهذه المحركات، وأكثرها وضوحًا هو أنها قادرة على الحفاظ على مجال مغناطيسي قوي لفترة طويلة من الزمن. تتمتع هذه السبائك بميزة إضافية تتمثل في قدرتها على توصيل الكهرباء. يمكن للمحركات المصنوعة من هذه السبائك تشغيل أي شيء، سواء كان مركبة أو سفينة أو منزل: فهي قوية ومتينة، وقدرتها على دعم مغناطيسية قوية تجعلها مناسبة لجميع أنواع التطبيقات.

بالإضافة إلى استخدام المعادن الأرضية النادرة في تصنيع محركاتها، تستخدم الشركات المنتجة لهذه المحركات أيضًا سبائك أخرى، وذلك لزيادة قوتها وطول عمرها. تتميز العديد من السبائك بخصائص تسمى البورون، والتي تمكنها من أن تكون أقوى من الحديد الشائع. تتميز العديد من السبائك الأخرى بخصائص التنغستن، وهو معدن قوي جدًا ومرن. تتميز معظم هذه السبائك بشحنة كهروستاتيكية فريدة من نوعها، مما يسمح لها بالحفاظ على شحنة كهربائية قوية جدًا عند تعرضها لتيار كهربائي متناوب. تعتبر هذه السبائك مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي يكون فيها استهلاك الطاقة منخفضًا جدًا، أو حيث تحتاج إلى دعم مجال مغناطيسي قوي لفترة طويلة.