Petits aimants frittés en néodyme NdFeB
Les petits aimants frittés en NdFeB sont fabriqués à partir d'une combinaison de diverses matières premières afin d'obtenir leurs propriétés magnétiques. Les principaux éléments entrant dans la composition des aimants NdFeB frittés sont le néodyme (Nd), le fer (Fe) et le bore (B). En outre, d'autres éléments tels que le dysprosium (Dy) ou le praséodyme (Pr) peuvent être ajoutés pour améliorer les performances des aimants, en particulier dans les applications à haute température, ou pour renforcer la résistance à la démagnétisation.
Nous savons tous que les principales matières premières des petits aimants permanents frittés en néodyme NdFeB sont le néodyme, le fer et le bore, mais de nombreux autres éléments sont ajoutés aux matières premières, et ces éléments jouent des rôles différents dans les aimants. Les fabricants d'aimants en néodyme conçoivent souvent des formules de produits basées sur les besoins des utilisateurs. On peut dire que la formule des matières premières est une information top secrète de chaque fabricant.
Les plus de dix éléments du NdFeB fritté sont comme les différents assaisonnements que nous devons ajouter pour préparer un mets délicat. C'est précisément grâce à la combinaison scientifique et régulière de ces éléments aux propriétés et fonctions intrinsèques différentes que notre NdFeB est fabriqué. Le bore se présente sous différentes qualités et propriétés. Il est très important de comprendre la signification de chaque élément pour mieux comprendre les performances et les coûts de fabrication des différentes qualités. Nous présentons brièvement ci-dessous la valeur de ces éléments.
Pour faciliter la compréhension, nous pouvons diviser les éléments constitutifs du NdFeB en trois catégories :
◇ L'un est constitué des éléments principaux RE (Ce, Gd, Nd, Dy, etc.), Fe, B, qui sont principalement responsables de la formation des grains de la phase principale RE2Fe14B.
◇ Le second est constitué de petits éléments tels que Al, Co, Ga et Zr, qui sont principalement responsables de l'optimisation du revêtement des joints de grains par rapport aux grains de la phase principale.
◇ Troisièmement, des éléments impurs, tels que le carbone, l'oxygène, etc., sont inévitablement introduits dans les matières premières et la production.
Un diagramme schématique des types d'éléments NdFeB est présenté dans la figure ci-dessous.
Les fabricants de matières premières présentent souvent certains écarts en raison des différents procédés utilisés dans le processus de production. Par exemple, le rapport PrNd passera de 20:80 à 25:75, GdFe apparaîtra moins que 75%, et B dans différents lots de BFe La teneur fluctuera considérablement, ce qui nous oblige à l'utiliser en proportion de la teneur réelle de chaque lot de documents d'inspection de la qualité au cours de l'utilisation.
Chaque élément contenu dans les petits aimants en néodyme NdFeB possède ses propres caractéristiques, telles que
◇ L'introduction d'éléments La et Ce réduira la rémanence Br et la force coercitive Hcj de l'aimant, mais son prix est très bas et permet de réduire les coûts ;
◇ REFeB composé d'un élément Nd pur remplaçant le PrNd a une magnétisation à saturation très élevée et peut être utilisé pour préparer des aimants à très haute rémanence ;
◇ L'introduction de l'élément Tb peut grandement améliorer le Hcj de l'aimant, mais son coût est extrêmement élevé ;
◇ L'élément Gd est relativement bon marché. Le REFeB qu'il forme a la température de Curie la plus élevée et permet de préparer des aimants résistants à haute température, mais il réduit considérablement le Br.
Afin de déterminer comment combiner les deux éléments pour produire un aimant ayant les performances requises au moindre coût, nous devons comprendre les caractéristiques de chaque élément des petits aimants au néodyme NdFeB.
Plus de 80%-90% du coût des matériaux est principalement composé de la partie "haute et basse" de la note, où la partie "-" indique que le montant de l'ajout est très faible ou que le prix est bon marché, ce qui a peu d'impact sur le coût global des petits aimants au néodyme. Parmi eux, le La et le Ce sont ajoutés principalement pour réduire les coûts. Ces dernières années, avec les progrès constants de la technologie, les aimants Ce ont été utilisés dans des qualités de plus en plus élevées.
En comprenant bien les caractéristiques des éléments ci-dessus et l'impact des différents éléments sur le processus de frittage, la densité de frittage, le processus de vieillissement et les performances du produit, nous pouvons nous orienter vers la production de petits aimants au néodyme NdFeB avec un meilleur rapport coût/performances.
Le champ magnétique est invisible et intangible, alors comment dessiner la forme du champ magnétique et décrire la direction du champ magnétique ? La simulation par éléments finis est un excellent moyen d'y parvenir.
La simulation par éléments finis, également appelée simulation FEA (Finite Element Analysis), utilise des ordinateurs pour simuler des systèmes physiques réels à l'aide d'équations, de modèles et de formules mathématiques complexes.
En utilisant des éléments simples et interactifs (c'est-à-dire des unités), un nombre limité de La quantité inconnue est utilisée pour approximer le système réel avec une quantité inconnue infinie. Il a été largement utilisé dans les domaines du champ de température, du champ électrique, des petits aimants en néodyme, du champ magnétique, du champ de force, du champ d'infiltration, du champ d'ondes acoustiques et d'autres domaines. Les logiciels de simulation de champ magnétique les plus couramment utilisés sont ANSYS, ABAQUS, Comsol Multiphysics, JMAG-Designer et EasiMotor.
Il est relativement difficile de s'initier aux logiciels de simulation. En plus de surmonter les problèmes liés à l'utilisation du nouveau logiciel, vous devez également comprendre les paramètres magnétiques des différents matériaux de la bibliothèque de matériaux. Et parce que la simulation du champ magnétique est relativement niche petits aimants néodyme, presque tous les aimants permanents matériaux et les matériaux mous dans la bibliothèque de matériaux du logiciel matériaux magnétiques ne sont pas complets, et il implique également la possibilité d'établir de nouveaux matériaux.
Comment établir les paramètres magnétiques et les courbes de désaimantation des nouveaux matériaux. Tout cela doit être basé sur une compréhension approfondie du matériau lui-même et sur les connaissances de base du magnétisme.
Les techniques d'utilisation des petits aimants en néodyme peuvent varier d'un logiciel d'analyse par éléments finis à l'autre. Cet article utilise le logiciel ANSYS comme exemple pour présenter les étapes courantes de la simulation par éléments finis des champs magnétiques des aimants permanents :
1. Sélectionnez le type de conception. Le logiciel ANSYS comporte de nombreux modules de conception. Même le module de conception spécialisé dans les champs électromagnétiques comprend également des modules de conception pour les hautes fréquences, le champ électrique, les circuits et le champ magnétique statique. Le module de champ magnétique statique est généralement sélectionné pour la simulation magnétique de surface des petits aimants en néodyme.
2. Modélisation. Comme pour la modélisation 2D 3D, dessinez la forme, la position et les points de test des aimants qui doivent être simulés. Les modèles peuvent également être importés via des logiciels de dessin 2D et 3D.
3. Ajouter des matériaux. Tous les matériaux doivent avoir des propriétés définies, sinon ils seront définis par défaut comme étant du vide ou des erreurs d'exécution se produiront. Il convient de noter ici que les aimants permanents doivent définir la direction de l'aimantation, qui est généralement définie en fonction du système de coordonnées.
4. Définir le domaine de calcul. Il est essentiel de choisir un domaine de calcul approprié. Si vous ne définissez pas de domaine de calcul, l'espace entier sera considéré par défaut comme un domaine de calcul pour les petits aimants en néodyme. Bien que cela corresponde à la situation réelle, parce qu'il n'y a peut-être pas d'autres substances interférentes autour de l'aimant, cela entraînera une erreur importante dans les résultats du calcul. De plus, l'opération prend beaucoup de temps.
5. Définir les conditions limites. La définition des limites consiste à faire correspondre les paramètres du domaine de calcul et à réduire la complexité du problème. La définition de limites raisonnables peut nous faire gagner beaucoup de temps dans les calculs. Les limites ont des significations différentes. En général, nous choisissons des limites de ballon pour les simulations de champ magnétique statique. .
6. Régler la source d'incitation. Lorsque le matériau sélectionné est un aimant permanent, le système nous aide automatiquement à sélectionner l'excitation magnétostatique. Si nous devons simuler le champ magnétique de la bobine, nous devons ajouter la tension ou le courant comme source d'excitation.
7. Divisez la grille. Le maillage consiste simplement à relier ces calculs d'éléments finis pour créer une structure maillée. Le logiciel est livré avec un maillage. Plus la structure du maillage est dense, plus les résultats seront précis et plus cela prendra de temps.
8. Ajouter les paramètres de la solution. Vous pouvez ici définir le taux d'erreur et le nombre d'étapes de calcul. Le système propose également des paramètres par défaut.
9. Ajouter une opération de solution. C'est le résultat que vous voulez que cette simulation vous aide à obtenir, qu'il s'agisse d'examiner la direction des lignes de champ magnétique ou les données relatives au champ magnétique.
10. Post-traitement. Une fois la simulation terminée, vous pouvez visualiser le diagramme linéaire du champ magnétique (scalaire ou vectoriel), divers diagrammes de nuages, les données et les paramètres définis au début de la période à simuler, etc.
Un aimant permanent crée un champ magnétique autour de lui en raison de l'alignement de ses domaines magnétiques dans le matériau des petits aimants en néodyme. Ce champ magnétique s'étend de l'aimant dans toutes les directions et se caractérise par son intensité et sa direction.
L'intensité du champ magnétique produit par un aimant permanent dépend de facteurs tels que la composition du matériau, la forme et la taille de l'aimant, et le processus de magnétisation qu'il subit.
Près de la surface d'un aimant permanent, le champ magnétique est généralement plus fort et il s'affaiblit progressivement à mesure que l'on s'éloigne de l'aimant. L'intensité du champ magnétique diminue avec la distance selon la loi de l'inverse du carré pour les petits aimants en néodyme, qui stipule que l'intensité du champ magnétique diminue avec le carré de la distance par rapport à l'aimant.
Le champ magnétique produit par un aimant permanent a une magnitude et une direction. La direction des lignes de champ magnétique est définie comme étant la direction vers laquelle pointerait le pôle nord d'une aiguille de boussole si elle était placée dans le champ de petits aimants en néodyme. Les lignes de champ s'étendent du pôle nord de l'aimant au pôle sud, formant des boucles fermées à l'extérieur de l'aimant.
Les aimants permanents sont utilisés dans un large éventail d'applications, notamment les moteurs électriques, les générateurs, les appareils d'imagerie par résonance magnétique (IRM), la séparation magnétique, les capteurs et bien d'autres petits aimants au néodyme, en raison de leur capacité à produire un champ magnétique stable et persistant sans avoir besoin d'une source d'énergie externe.
