Как изготовить постоянный магнит в домашних условиях. Какие материалы и инструменты потребуются для создания магнита. Где можно применять самодельные магниты в быту и технике. Какие меры предосторожности нужно соблюдать при работе с сильными магнитами.
Что такое постоянные магниты и как они работают
Постоянные магниты — это материалы, которые создают собственное магнитное поле и сохраняют его длительное время. В отличие от электромагнитов, они не требуют постоянного подвода энергии для поддержания магнитных свойств.
Основные характеристики постоянных магнитов:
- Остаточная намагниченность — величина магнитного поля, сохраняющегося после намагничивания
- Коэрцитивная сила — способность сопротивляться размагничиванию
- Максимальное энергетическое произведение — показатель энергии магнитного поля
Как работает постоянный магнит. Внутри материала магнитные домены ориентированы в одном направлении, создавая суммарное магнитное поле. Это поле взаимодействует с другими магнитными и ферромагнитными объектами, притягивая или отталкивая их.

Материалы для изготовления постоянных магнитов
Для создания постоянного магнита в домашних условиях можно использовать следующие материалы:
- Ферриты — керамические материалы на основе оксида железа
- Сплавы ЮНДК и АЛНИКО — содержат алюминий, никель, кобальт
- Сплавы неодим-железо-бор — самые мощные современные магниты
- Самарий-кобальтовые сплавы — устойчивы к высоким температурам
Какой материал выбрать для самостоятельного изготовления магнита. Наиболее доступны ферритовые и АЛНИКО-магниты. Они проще в обработке, но уступают по силе редкоземельным магнитам.
Пошаговая инструкция по изготовлению постоянного магнита
Рассмотрим процесс создания простого постоянного магнита в домашних условиях:
- Подготовьте стальной или железный стержень длиной 10-15 см.
- Намотайте на стержень 50-100 витков изолированного медного провода.
- Подключите концы провода к батарейке на 1,5-4,5 В.
- Пропустите ток через обмотку в течение 1-2 минут.
- Отключите питание и снимите обмотку.
- Полученный магнит сохранит намагниченность длительное время.
Как усилить магнитные свойства самодельного магнита. Увеличьте количество витков обмотки, используйте более мощный источник тока, повторите процедуру намагничивания несколько раз.

Области применения самодельных постоянных магнитов
Магниты, изготовленные своими руками, можно использовать во многих бытовых и технических целях:
- Магнитные держатели и крепления для инструментов
- Магнитные защелки для дверей и ящиков
- Магнитные игры и головоломки
- Магнитные сепараторы для сортировки мелких деталей
- Датчики положения в самодельных устройствах
- Генераторы переменного тока небольшой мощности
Преимущества самодельных магнитов перед покупными. Возможность изготовить магнит нужной формы и размера, экономия средств, развитие навыков в области физики и электротехники.
Меры безопасности при работе с сильными магнитами
При изготовлении и использовании мощных постоянных магнитов важно соблюдать следующие меры предосторожности:
- Не допускайте попадания магнитов в руки детей — они могут проглотить их
- Не подносите магниты к электронным устройствам и банковским картам
- Остерегайтесь защемления кожи между сильными магнитами
- Используйте защитные очки при обработке хрупких магнитных материалов
- Не нагревайте неодимовые магниты выше 80°C — они теряют свойства
Как безопасно разъединить сильно притянувшиеся магниты. Используйте деревянные клинья для постепенного разделения, не пытайтесь разорвать руками.

Эксперименты и опыты с самодельными магнитами
С помощью изготовленных своими руками постоянных магнитов можно провести интересные физические эксперименты:- Визуализация магнитных полей с помощью железных опилок
- Левитация магнита над сверхпроводником
- Создание простейшего электродвигателя
- Получение электричества в самодельном генераторе
- Магнитная сепарация смесей веществ
Какие знания о магнетизме можно получить в ходе экспериментов. Представление о силовых линиях магнитного поля, явлении электромагнитной индукции, взаимодействии токов и магнитов.
Сравнение самодельных и промышленных постоянных магнитов
Рассмотрим основные отличия магнитов, изготовленных в домашних условиях, от заводских изделий:
Характеристика | Самодельные магниты | Промышленные магниты |
---|---|---|
Сила магнитного поля | Низкая или средняя | Высокая |
Стабильность свойств | Может ослабевать со временем | |
Точность размеров | Невысокая | Прецизионная |
Стоимость | Низкая | Высокая |
Когда лучше использовать самодельные, а когда промышленные магниты. Самодельные подойдут для обучения и бытовых нужд, промышленные необходимы в ответственных технических применениях.

Перспективы развития технологий постоянных магнитов
Современные исследования в области магнитных материалов направлены на создание еще более мощных и стабильных постоянных магнитов. Основные тенденции развития:
- Разработка новых редкоземельных магнитных сплавов
- Создание наноструктурированных магнитных материалов
- Повышение температурной стабильности магнитов
- Снижение содержания дорогих редкоземельных элементов
- Разработка технологий 3D-печати магнитов сложной формы
Как могут измениться характеристики магнитов в будущем. Ожидается увеличение удельной магнитной энергии в 2-3 раза, повышение рабочих температур до 200-250°C, создание программируемых магнитных структур.
Самоделки своими руками из магнита. Изготовление магнита в домашних условиях. Использование неодимовых магнитов в быту
Постоянные магниты годятся не только для ребяческих забав или инженерных работ, а также для применения в быту. В повседневной жизни магнитам можно найти массу вариантов применения.
1. ЧИСТЫЙ АКВАРИУМ
Чтобы очистить аквариум от зеленого налета, поместите с внутренней стороны стекла магнит с приклеенной к нему губкой, а с внешней – другой мощный магнит. Они притянутся друг к другу и прижмут губку к стеклу. Водите магнитом по внешней стенке аквариума, и губка будет очищать стекло изнутри.
2. «ЗАМОК» ДЛЯ ШКАФА
Если дверца шкафа непроизвольно открывается, не обязательно врезать замок. Сделайте «защелку» из двух магнитов, закрепив один на дверце, а другой внутри шкафа.
3. ПОИСКОВИК
Простейший способ найти утерянную металлическую вещь (гвоздик, ключи или иголку) – это закрепить магнит на каком-нибудь подручном предмете и некоторое время поводить им под мебелью или по полу.
4. АВТОМОБИЛИСТАМ
Чтобы в морозную ночь в замке машины не собирался и не намерзал конденсат, из-за чего бывает утром трудно провернуть механизм ключом, уходя, прикрепите к замочной скважине магнит. Он перекроет доступ влажного воздуха к замку.
5. ДЕТСКОЕ ТВОРЧЕСТВО
Если прикрепить магнит с обратной стороны небольшой детской поделки, то ее можно повесить, например, на холодильник.
6. ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ
Доказано, что бусы, браслеты, серьги, кольца из небольших магнитиков, пояса, повязки и стельки с вшитыми магнитами нормализуют артериальное давление, ускоряют метаболизм, укрепляют иммунитет, сердечно-сосудистую систему, облегчают боли при ревматизме, артрозах и артритах. Но помните, что не рекомендуется лечиться магнитами людям, чья сердечная деятельность поддерживается кардиостимулятором, а также онкобольным, страдающим психическими заболеваниями, гипотонией, туберкулезом, больным с повышенной температурой, беременным женщинам.
7. НА КУХНЕ
Если в матерчатую прихватку для горячего вшить кусочек магнита, ее можно держать всегда под рукой: на стенке холодильника, на газовой плите, мойке и так далее.
8. В ГАРАЖЕ
Гараж – это, традиционно, обитель любого уважающего себя мужчины, и практически каждый представитель сильного пола желает, чтобы все нужные ему инструменты тут были под рукой и хранились упорядоченно. Как этого добиться? Конечно же, можно соорудить целый шкаф или стол для инструментов, но это потребует от вас много времени и сил. Кроме того, такое сооружение займет лишнее место в гараже. Более простая и легкая альтернатива – это покупка магнитов и крепеж их на стену, после чего уже на магниты можно будет прикрепить ваши инструменты. Плюсы от такого использования магнитов очевидны – они сэкономят вам полезное место в гараже, и все инструменты будут всегда на виду.
Уникальные свойства некоторых веществ, всегда удивляли людей своею необычностью. Особое внимание привлекла способность некоторых металлов и камней – отталкиваться или притягиваться друг к другу. На протяжении всех эпох это вызвало интерес мудрецов и огромное удивление простых обывателей.
Начиная с 12 – 13 веков его начали активно применять в производстве компасов и других инновационных изобретений. Сегодня можно увидеть распространённость и разнообразие магнитов во всех сферах нашей жизни. Каждый раз, когда мы встречам очередное изделие из магнита, мы часто задаёмся вопросом: «Так как же делают магниты?»
Виды магнитов
Существует несколько видов магнитов:
- Постоянный;
- Временный;
- Электромагнит;
Отличие первых двух магнитов заключается в их степени намагниченности и времени удержания поля внутри себя. В зависимости от состава, магнитное поле будет слабее или сильнее и более устойчивым к воздействию внешних полей. Электромагнит не является настоящим магнитом, это всего лишь эффект электричества, которое создает магнитное поле вокруг металлического сердечника.
Интересный факт : впервые исследования об этом веществе были произведены нашим отечественным ученым Петром Перегрином. В 1269 году им была выпущена «Книга о магните», в которой описывались уникальные свойства вещества и его взаимодействия с окружающим миром.
Из чего делают магниты?
Для производства постоянных и временных магнитов используют железо, неодим, бор, кобальт, самарий, альнико и ферриты. Они в несколько этапов измельчаются и вместе плавятся, пекутся или спрессовываются до получения постоянного или временного магнитного поля. В зависимости от вида магнитов и требуемых характеристик, меняется состав и пропорции компонентов.
Материалы по теме:
Как и из чего делают бензин?
Такое производство позволяет получить три вида магнитов:
- Прессованные;
- Литые;
- Спеченные;
Изготовление магнитов
Электромагниты производятся с помощью обмотки проволоки вокруг металлического сердечника. Меняя размеры сердечника и длину проволоки меняют мощность поля, количество употребляемого электричества и размеры устройства.
Выбор компонентов
Постоянные и временные магниты производятся с разной силой полей и устойчивостью к окружающим воздействиям. Перед началом производства, заказчик определяет состав и форму будущих изделий в зависимости от места применения и дороговизны производства. С точностью до грамма подбираются все компоненты и отправляются на первый этап производства.
Выплавка
Оператор загружает в электрическую вакуумную печь все компоненты будущего магнита. После проверки оборудования и соответствия количества материала, печь закрывают. С помощью насоса из камеры откачивают весь воздух и запускают процесс плавки. Воздух из камеры извлекают для того, чтобы предотвратить окисление железа и возможную потерю мощности полей. Расплавленная смесь самостоятельно выливается в форму, а оператор ожидает ее полного остывания. В результате получается брикет, уже имеющий магнитные свойства.
Бесконтактные бейджи, безмонтажные крепления, поисковые устройства — это далеко не все, что можно сделать из неодимовых магнитов. Этот уникальный материал в настоящий момент сохраняет за собой статус самого сильного магнетика, известного человечеству. Благодаря уникальным параметрам долговечности и магнитной силы сплав неодима, железа и бора становится самым компактным, долговечным и надежным источником сильнейшего магнитного поля. Практически единственное ограничение для использования этого материала — слабость к нагреву. Стандартные неодимовые магниты теряют свои качества при +80⁰C
. Для самых стойких к нагреву модификаций сплава верхнее пороговое значение рабочей температуры составляет +200⁰C
.
Использование неодимовых магнитов в промышленности
Неодимовые магниты хорошо противостоят размагничиванию вследствие воздействия внешних магнитных полей от сильных источников. Вместе с их длительным сроком службы и высокой магнитной силой это обеспечивает широкое применение материала в таких отраслях:
·
Медицина. Магниты неодимовые круглые и прямоугольные — это неотъемлемый элемент современного электромагнитного оборудования, используемого в диагностике, профилактике и лечении различных заболеваний. В частности, такие изделия необходимы для работы магнитно-резонансных томографов и многих других приборов.
· Производство электрооборудования. Из неодимовых магнитов делают реле и сенсоры для охранных систем. Этот материал используют в производстве электронных носителей информации, в изготовлении теле- и аудиоаппаратуры, телефонных устройств и т.д.
· Силовые установки и грузоподъемное оборудование. Сильный магнит с устойчивым магнитным полем становится экономичным и при этом очень качественным решением для оснащения турбинных генераторов и грузозахватов.
Использование неодимовых магнитов в быту
Большинству потребителей в первую очередь интересен вопрос, как можно использовать магниты для дома . На самом деле, применение этого материала ограничено только вашей фантазией и его слабостью к воздействию высоких температур. Неодимовые магниты в умелых руках могут принести много пользы:
·
Фиксаторы и зажимы. С легкостью и удобством крепите любые металлические объекты без каких-либо дополнительных приспособлений. Если нужно обеспечить надежную фиксацию деталей при склеивании, то лучшего решения, чем пара неодимовых магнитов просто не найти — сила сжатия такого зажима остается неизменной в любой ситуации.
· Очиститель автомобильного масла. В процессе эксплуатации автомобиля в масле накапливаются мелкие металлические частицы. Разместите неодимовый магнит на сливной пробке картера (для этих целей понадобится устойчивая к высоким температурам модель), чтобы при следующей замене масла просто и быстро избавиться от скопившихся металлических частиц.
·
Крепление знаков на авто. Установите на машине рекламные материалы, различные таблицы или знаки, не нарушая целостности кузова и не нанося вреда лакокрасочному покрытию. Для этого достаточно использовать неодимовые магниты подходящей мощности. Они будут уверенно удерживать нужные таблицы или знаки в любую погоду и на любой скорости.
· Обнаружение металлических предметов. Неодимовый магнит является действительно незаменимым помощником домашнего мастера. С его помощью можно быстро и точно определить расположение труб и других металлических объектов в стене, обнаружить скрытое крепление в стене или найти закатившийся под кровать метиз.
· Панель для инструментов, кухонных приборов или мелочей. С помощью мощных магнитов можно обустроить функциональную домашнюю мастерскую или создать отличные условия на кухне для хозяйки дома. На магнитной панели можно разместить любые металлические инструменты и приборы. При этом вы будете иметь максимально удобный доступ к ним.
Меры предосторожности при использовании неодимовых магнитов
Вы уже наверняка думаете, что можно сделать с неодимовым магнитом в собственном доме. Прежде чем приступить к реализации оригинальных идей, обязательно изучите и запомните эти простые меры безопасности:
Не допускайте, чтобы пальцы или руки оказались между неодимовыми магнитами. Используя изделия с усилием на отрыв в сотни килограммов, помните про осторожность. Ни в коем случае не размещайте части тела между парой сильных неодимовых магнитов или между мощным магнитом и крупным металлическим объектом.
Человек впервые познакомился с магнитом еще в древности. Однако очень быстро этот естественный камень перестал удовлетворять потребности людей. Именно тогда и была разработана технология изготовления магнитов. Конечно, с тех пор прошло много времени. Технология значительно изменилась, и теперь появилась возможность изготовить магнит в домашних условиях. Для этого не нужно обладать особенными навыками и знаниями. Достаточно иметь под рукой все необходимые материалы и инструменты. Итак, изготовление магнита выглядит следующим образом.
Магнитомягкие материалы
Все материалы, способные к намагничиванию, можно разделить на магнитомягкие и магнитотвердые. Между ними существует значительная разница. Так, магнитомягкие материалы сохраняют магнитные свойства недолго.
Можно провести эксперимент: проведите несколько раз по сильному магниту железным брусочкам. В результате материал приобретет свойства притягивать другие металлические предметы. Однако изготовление обладающего этими способностями, в данном случае невозможно.
Магнитотвердые материалы
Подобные материалы получаются в результате намагничивания обычного куска железа. В данном случае свойства сохраняются значительно дольше. Однако они полностью исчезают при ударе предмета о достаточно твердую поверхность. Также разрушаются, если нагреть материал до 60 градусов.
Что понадобится
В заключение
Изготовление постоянных магнитов в домашних условиях — процесс достаточно простой. Однако при использовании определенных схем следует соблюдать аккуратность.
Самым мощным из постоянных магнитов считается неодимовый. Изготовить его в домашних условиях можно, однако для этого требуется заготовка из редкоземельного металла — неодима. Помимо этого, применяют сплав бора и железа. Такая заготовка намагничивается в магнитном поле. Стоит отметить, что такое изделие обладает огромной силой и теряет только 1 процент своих свойств в течение ста лет.
Магнитные игольницы,подхваты для штор,всевозможные держатели и органайзеры — и другие способы использования магнитов в рукоделии и быту.
1. Игольница из блюдечка и магнитов
Чтобы сделать такую игольницу, вам потребуется небольшое керамическое, фарфоровое, пластиковое или металлическое блюдечко, пара магнитов (чем толще блюдце, тем больше и сильнее нужно взять магниты) и термоклей (вариант — суперклей). Приклейте магниты на донышко блюдца с обратной стороны. С помощью такой игольницы удобно хранить иголки и булавки, плюс — можно легко собрать рассыпавшуюся металлическую мелочь с пола.
2. Магнитная игольница-браслет
Игольница-браслет с магнитом будет действовать по тому же принципу, как предыдущий вариант. Возьмите плоский круглый магнит (можно снять с дверцы холодильника какой-нибудь надоевший), оберните его тканью, как показано на фото, сделайте браслет нужного размера из эластичной ленты и пришейте игольницу-магнит к браслету.
3. Потайная застёжка из магнитов
Вместо специальной магнитной застёжки для сумки или косметички вы можете воспользоваться обычными магнитами — вам потребуется два магнита одной формы и размера. Перед работой выясните, какими сторонами притягиваются магниты и пометьте стороны, чтобы не напутать. Сначала сделайте «кармашек» из клеевого флизелина или дублерина, спрятав туда магнит. Затем приклейте его с изнанки к нужному месту детали. Повторите с другим магнитом.
4. Тканевые украшения на магнитах
Бумажный, тканевый или тонкий пластиковый абажур лампы можно украсить съёмным декором на магнитах — вы всегда сможете снять его или поменять его расположение, добившись нового эффекта. К тканевому или бумажному декоративному цветку с обратной стороны приклейте магнит. Второй магнит будет удерживать цветок на абажуре. Кстати, таким же образом вы можете зафиксировать бейдж на блузке, если не хотите прокалывать её булавкой.
5. Магнитный подхват для штор
Вам понадобится летна или шнур, два магнита и два декоративных элемента, под которые вы спрячете магниты (это могут быть большие красивые пуговицы, цветы из ткани и так далее). К каждому концу ленты или шнура термоклеем приклейте магнит, а сверху — декоративный элемент. Подхват готов.
6. Магнитный держатель для ножниц
Магнитный держатель для кухонных ножей так же хорошо поможет хранить в порядке ножницы, металлические линейки, канцелярские скальпели и прочие рукодельные принадлежности. Приклейте или прикрепите его там, где ваши инструменты будут под рукой, например, к стене над столом.
7. Органайзер из жестяных банок на магнитах
В таком органайзере можно хранить нитки в мотках, ленты и шнуры, небольшие лоскуты тканей и так далее. Для его изготовления вам потребуется несколько жестяных банок (если края неровные, их надо обработать) и в два раза большее количество магнитов. На дно каждой банки изнутри приклейте по магниту, такие же магниты приклейте на основу, которая будет держать банки.
8. Органайзер для бусин и бисера на магнитах
В качестве основы для такого органайзера возьмите магнитную доску или лист железа. К дну каждой баночки приклейте магнит. Теперь их можно будет размещать на основе в нужном вам порядке.
6 потрясающих экспериментов: электричество, магнетизм и др.
Физика – это точная наука со своими законами, для демонстрации которых можно ставить зрелищные опыты. Рассмотрим 6 интересных экспериментов.
1. Получение электричества от разности температур
Для опыта потребуется:
- элемент Пельтье;
- радиатор от платы;
- микроэлектродвигатель;
- чашка горячей воды.
В опыте используется элемент Пельтье, применяемый в системах охлаждения. При подаче на него напряжения происходит нагрев одной стороны прибора и охлаждение второй. При этом элемент может действовать и в обратном направлении – вырабатывать электричество при разности температур своих стенок.
Если положить элемент Пельтье на холодный радиатор от платы, а сверху поставить чашку с кипятком, то прибор сгенерирует электричество. Выработанной энергии достаточно для питания микроэлектродвигателя.
2. Доказательство весомости воздуха
Для опыта понадобятся:
- рычажные весы;
- 2 воздушных шарика;
- иголка.
Нужно надуть 2 шарика и повесить их на рычажные весы. Одни надуть изначально больше.
Поскольку они оба имеют не идентичную массу, то плечи весов застывают не горизонтально. Если аккуратно проколоть иголкой один из шариков, то после спуска воздуха коромысло с ним поднимется. Эксперимент подтверждает, что воздух имеет вес.
3. Электромагнитная пушка
Основываясь на силе Ампера можно сделать пушку.
Для ее сборки потребуется:- пластиковая трубка до 30 см;
- медная проволока с изоляцией;
- 2 литиевые аккумуляторные батареи 18650 в кассете;
- неодимовые магниты шайбы 5-8 шт.
Нужно заглушить один конец пластиковой трубки. У ее края наматывается 50 витков проволоки. Один конец проволоки присоединяется к плюсовой или минусовой клемме кассеты с батареями. В трубку помещаются несколько неодимовых магнитов.
Если замкнуть цепь катушки, подсоединив ее свободный конец ко второй клемме, то магниты будут вытолкнуты силой Ампера. Это происходит настолько быстро, что создается визуальное впечатление выстрела.
4. Электромагнитный попрыгун
Этот эксперимент работает по тем же физическим законам, что и магнитная пушка.
Для его проведения потребуются такие же материалы, а также:- конденсатор 3300 мкФ 63 В;
- проводок;
- замыкатель цепи.
В конструкцию уже имеющейся магнитной пушки нужно включить конденсатор. На один из проводов катушки устанавливается самодельный замыкатель цепи, сделанный из шканта и проволоки. Он замыкает цепь катушки при нажатии, а при отсутствии давления размыкает.
Замыкатель вставляется в трубку. Если опустить в нее магниты, то те прижав контакты замкнут цепь и сила Ампера их подтолкнет. Подпрыгнув вверх, а не вылетев полностью, поскольку импульс тока на катушке очень короткий, они снова упадут. Прыжки снаряда будут продолжаться, пока не разрядятся аккумуляторы.
5. Как заставить алюминий реагировать на неодимовые магниты
Можно создать условия, когда алюминий взаимодействует с магнитом.
Для опыта потребуется:- алюминиевая пластина;
- мощный магнит;
- нитка;
- 2 пачки от спичек.
Просто приложив неподвижный магнит до алюминиевой пластины можно убедиться, что притяжения не будет. Если поставить пластину на два спичечных коробка, и подвесить над ней магнит, то при его раскачивании можно заметить пошатывание алюминия.
Такой эффект возникает, поскольку когда магнит пролетая над пластиной, на ней зарождается электрический ток, создающий и электромагнитное поле. Оно взаимодействует с полем магнита, поэтому пластина и расшатываться.
6. Простейший электрогенератор на базе спиннера
Для опыта потребуется:
- спиннер;
- катушка;
- диод;
- микроэлектродвигатель;
- неодимовые магниты.
Можно запитать электродвигатель, если подключить к нему через диод катушку и воздействовать на нее вращающимися неодимовыми магнитами. Достаточно прикрепить постоянные магниты на лопастях спиннера и поставить его на стойку. Вращающиеся на нем магниты, поднесенные к катушке, вместе повторяют схему генератора электричества.
Если подключить к такой катушке светодиод напрямую, то тот загорится. При этом свет будет мерцающим, что вызвано низкими оборотами постоянных магнитов.
Если к вырабатывающей электричество катушке подсоединить еще одну подвесную катушку, в оси которой будут находиться магниты, то она начнет колебаться под воздействием силы Ампера. Конечно, только если запустить генератор со спиннера.
Смотрите видео
[media=https://www.youtube.com/watch?v=Cuobx2uPgY0]
Электричество из магнита и проволоки своими руками. Как 3 магнита и кусок проволоки, превратить в вечный источник энергии? Смотрим.
Начинаем собирать фонарик
наматываем катушку
виток за витком, получаем вот такую форму:
Основные виды магнитных двигателей
За весь период исследований было разработано большое количество устройств, позволяющих получить электричество из магнита. Каждый из них имеет собственную технологию, однако все модели объединяет магнитное поле. Среди них не существует идеальных вечных двигателей, поскольку магниты через определенное время полностью утрачивают свои качества.
Наиболее простое устройство у антигравитационного магнитного двигателя Лоренца. В его конструкцию входят два диска с разноименными зарядами, подключенные к питанию. Половина этих дисков размещается в полусферическом магнитном экране, после чего начинается их постепенное вращение.
Самым реальным функционирующим устройством считается простейшая конструкция роторного кольцара Лазарева. Он состоит из емкости, которую разделяет пополам специальная пористая перегородка или керамический диск. Внутри диска устанавливается трубка, а сама емкость заполняется жидкостью. Вначале жидкость попадает в низ емкости, а затем под действием давления начинает пот трубке перемещаться вверх. Здесь жидкость начинает капать из загнутого конца трубки и вновь попадает в нижнюю часть емкости. Для того, чтобы это сооружение приняло форму двигателя, под каплями жидкости располагается колесико с лопастями.
Непосредственно на лопастях устанавливаются магниты, образующее магнитное поле. Вращение колесика ускоряется, вода перекачивается быстрее и, в конце концов, устанавливается определенная предельная скорость работы всего устройства.
Основой линейного двигателя Шкондина является система расположения одного колеса в другом колесе. Вся конструкция состоит из двойной пары катушек с разноименными магнитными полями. За счет этого обеспечивается их движение в разные стороны.
В альтернативном двигателе Перендева используется только магнитная энергия. Конструкция состоит из двух кругов – динамичного и статичного. На каждом из них с одинаковой последовательностью и интервалами расположены магниты. Свободная сила самоотталкивания приводит в бесконечное движение внутренний круг.
Приклеиваем стержень с катушкой к магниту
предварительно зачистив концы провода
приклеиваем сверху
придерживаем пока не застынет клей
Устройство статора
В качестве основы использован листовой текстолит толщиной 12 м. В листе проделаны отверстия для катушек и втулки ротора. Внешний диаметр железных катушек, которые устанавливаются в эти отверстия – 25 мм. Внутренний диаметр равен диаметру магнитов (15 мм). Катушки выполняют 2 задачи: функцию магнитопроводящего сердечника и задачу снижения залипания при переходе от одной катушки к другой.
Катушки делаются из изолированного провода толщиной 0,5 мм. Наматываются 130 витков на каждую катушку. Направление намотки у всех одинаковое.
При создании мощного генератора из нужно знать, что чем выше обороты, которые можно обеспечить, тем выше будет выходное напряжение и ток устройства для бесплатной энергии.
Частенько в интернете выкладывают «работающие» конструкции на магнитах. Один вариант — «если взять 2 магнита одноимёнными полюсами друг к другу, то они будут отталкиваться». Логично. Теперь «финт ушами» — «надо эти магниты расположить на диске под углом, чтобы они вечно отталкивались друг от друга».
Я не поленился собрать конструкцию наподобие той, которую запатентовал Лазарев Микола Васильович в роли «НЛО» (патент и перевод на русский язык). В патенте указаны большие магниты, а потому они не монолитны, кусками. Чтобы исключить дёрганность, кусков на одной стороне больше на 1 или 2, чем на другой стороне. У меня была возможность по одной стороне применить сплошной магнит, потому плавность там была бы 100%. В итоге я лишний раз убедился в том, что такая конструкция сдвинется в устойчивое положение и вращаться не намерена:
Вот ещё одно опровержение подобных «магнитных двигателей»:
Магниты могут только одноразово притянуться или оттолкнуться. Ближайший аналог — пружина. Если изменить её состояние, она будет стремиться вернуться в исходное состояние. Растянули — будет стремиться сжаться. Аналог — 2 магнита с разноимёнными полюсами друг к другу. Сжали пружину — аналогично, как если 2 магнита приблизить друг к другу одноимёнными полюсами. Любую магнитную конструкцию замените пружинами — моделирование будет довольно точным. Пружины вернутся в исходное положение, и система будет статичной.
Если вы видите конструкцию, где «бесконечное» движение магнитов только за счёт постоянных магнитных полей — перед вами наглая ложь. Применяют различные хитрости в виде «проводов в рукавах», феном за спиной (смешно было наблюдать, как к обычному вентилятору прикладывают магнит, и тот начинает крутиться без электричества — а покажите тот же вентилятор, но без лопастей!), тайной проводкой под столом с герконом, электромагнитными наводками от генераторов переменных ЭМ-полей, да и просто двигателями в неприметной коробочке рядом (вариант — скрытный двигатель отсоединяют после разгона, после чего камера меняет ракурс, чтобы показать, что на другом конце вала ничего нету). Очень показательно, когда такие «вечные двигатели» МГНОВЕННО зажигают лампочки (фейкеры — возьмите на вооружение!). Умиляет, как «серьёзно» «изобретатели» подходят к показному обслуживанию своего «агрегата», сколько труда вкладывают в вычурность самой конструкции.
Есть ещё одна область, где якобы можно получать «свободную энергию» от магнитных конструкций. Там уже более «научный» подход. Рассуждения такие. Если на магнит повесить катушку, а магнит «размыкать» некой пластинкой (пластинка маленькая, для её перемещения много энергии не требуется), которая будет «экранировать магнитный поток», то тогда в катушке будет наводиться ЭДС за счёт изменения силы магнитного поля. На выходе будет энергии многократно больше, чем потребуется на простое перемещение лёгкой пластинки. Логично. И тоже не поленился собрать. Столкнулся с тем, что этот экран не только экранирует магнитые потоки, но и сам с ними прекрасно взаимодействует. И приходится значительные усилия прикладывать к этой пластинке, чтобы замыкать или размыкать магнитный поток. В итоге получается банальный электрогенератор с низким КПД. Схему приводить не буду, в сети их полно. Эксперимент проводился давно, видеоматериалов нету.
Потому, если вы видите в магнитной конструкции некие «размыкатели магнитного поля», знайте, перед вами обычный генератор с необычным приводом. Даже если в конструкции будет заложена симметричность, где 2 пластинки в 2 разных контурах работают в противофазе и друг друга компенсируют, то и в этом случае прорыва не будет — та пластинка, которая активно экранирует магнитный поток, гораздо сильней другой пластинки, которая вынута из другого магнитного потока. Даже если умудритесь компенсировать чем-либо действие магнитного поля на магнитный экран, то этим только чуть улучшите КПД этого электрогенератора. Но как только приложите электронагрузку на этот генератор, так резко усилится действие магнитного поля на магнитный экран в сторону противодействия. Всё будет ровно также, как и с обычным электрогенератором, который без нагрузки тоже будет легко вращаться. Чудес не ждите.
Содержание:
Существует большое количество устройств, относящихся к так называемым « ». Среди них имеются многочисленные конструкции генераторов тока, позволяющие получать электричество из магнита. В этих устройствах применяются свойства постоянных магнитов, способных к совершению внешней полезной работы.
В настоящее время ведутся работы по созданию , способного приводить в движение устройство вырабатывающее ток. Исследования в этой области еще до конца не закончены, однако, на основе полученных результатов можно вполне представить себе его устройство и принцип действия.
Вот так должно быть в итоге
теперь приклеим диодную лампу
для удобства
Прогноз на будущее
Уже сейчас альтернативные источники энергии широко используются. Львиная доля потребления электричества приходиться на домашние электроприборы и освещения. Заменив их питание с централизованного на альтернативное можно существенно экономить бюджет. Особое внимание на альтернативные источники электроснабжения стоит обратить майнерам, так как майнинг на централизованном энергоснабжении способен забирать до 50% прибыли, в то время, как добыча на бесплатном электропитании будет приносить чистый доход.
Все больше домов переходит на питание от солнечных батарей или ветряных электростанций. Такие методы дают намного меньше мощности, но являются экологически чистыми источниками энергии, которые не наносят вреда окружающей среде. Конструируются также и промышленные альтернативные электростанции.
В дальнейшем это сфера будет только дополняться новыми методами и улучшенными аналогами.
Начинаем соединять катушки провода и лампочки
вот так
оба провода
и теперь
Как получить электричество из магнита
Для того, чтобы понять как работают подобные устройства, необходимо точно знать, чем они отличаются от обычных электрических двигателей. Все электродвигатели, хотя и пользуются магнитными свойствами материалов, движение свое осуществляют исключительно под действием тока.
Для работы настоящего магнитного двигателя используется только лишь постоянная энергия магнитов, с помощью которой выполняются все необходимые перемещения. Основной проблемой этих устройств является склонность магнитов к статическому равновесию. Поэтому на первый план выходит создание переменного притяжения, с использованием физических свойств магнитов или механических приспособлений в самом двигателе.
Принцип действия двигателя на постоянных магнитах основан на крутящем моменте отталкивающих сил. Происходит действие одноименных магнитных полей постоянных магнитов, расположенных в статоре и роторе. Их движение осуществляется во встречном направлении по отношению друг к другу. Для того, чтобы решить проблему притяжения был использован медный проводник с пропущенным по нему электрическим током. Такой проводник начинает притягиваться к магниту, однако при отсутствии тока, притяжение прекращается. В результате, обеспечивается цикличное притяжение и отталкивание деталей статора и ротора.
Полезные советы
Создавая прибор по добыче электроэнергии из воздуха, необходимо помнить об определенной опасности, которая связана с риском появления принципа молнии. Чтобы избежать непредвиденных последствий, важно соблюдать правильность подключения, полярность и прочие важные моменты.
Работы по изготовлению устройства для получения доступного электричества не требуют больших финансовых затрат или усилий. Достаточно подобрать простую схему и в точности следовать пошаговому руководству.
Конечно же, сверхмощный прибор своими руками создать проблематично, так как он требует более сложных схем и может обойтись в кругленькую сумму. А вот что касается изготовления простых механизмов, то такую задачу можно реализовать в домашних условиях.
Реальность или миф
Когда речь идет о получении энергии из воздуха, большинство людей думает, что это откровенный бред. Однако добыть энергоресурсы буквально из ничего вполне реально. Более того, в последнее время на тематических форумах появляются познавательные статьи, чертежи и схемы установок, позволяющих реализовать такой замысел.
Принцип действия системы объясняется тем, что в воздухе содержится какой-то мизерный процент статистического электричества, только его нужно научится накапливать. Первые опыты по созданию такой установки проводились еще в далеком прошлом. В качестве яркого примера можно взять знаменитого ученого Николу Теслу, который неоднократно задумывался о доступной электроэнергии из ничего.
Талантливый изобретатель уделил этой теме очень много времени, но из-за отсутствия возможности сохранить все опыты и исследования на видео большинство ценных открытий осталось тайной. Тем не менее ведущие специалисты пытаются воссоздать его разработки, следуя найденным старым записям и свидетельствам современников. В результате многочисленных опытов ученые соорудили машину, которая открывает возможность добыть электричество из атмосферы, то есть практически из ничего.
Тесла доказал, что между основанием и поднятой пластиной из металла присутствует определенный электрический потенциал, являющий собой статическое электричество.
Также ему удалось определить, что этот ресурс можно накапливать.
Затем ученый сконструировал сложный прибор, способный накапливать небольшой объем электрической энергии, используя лишь тот потенциал, который находится в воздухе. Кстати, исследователь определил, что незначительное количество электроэнергии, которая содержится в воздухе, появляется при взаимодействии атмосферы с солнечными лучами.
Рассматривая современные изобретения, следует обратить внимание на устройство Стивена Марка. Этот талантливый изобретатель выпустил тороидальный генератор, который удерживает намного больше электроэнергии и превосходит простейшие разработки прошлых времен.
Полученного электричества вполне хватает для функционирования слабых осветительных приборов, а также некоторых бытовых устройств. Работа генератора без дополнительной подпитки осуществляется в течение большого промежутка времени.
Как сделать магнит своими руками — блог Мира Магнитов
Количество просмотров:44662
Количество комментариев:0
Есть несколько способов сделать магнит в домашних условиях. Первый и второй способ подойдут для простых домашних экспериментов и для показа детям. Третий и четвертый способы несколько сложнее и требуют внимательности и осторожности.
Варианты изготовления простейших магнитов своими руками
Способ 1
Для создания магнита потребуются самые простые материалы, имеющиеся под рукой:
- Медная проволока.
- Источник постоянного тока.
- Металлическая заготовка — это и есть будущий магнит.
В качестве заготовки используются элементы из сплавов различных металлов. Проще и дешевле достать ферриты — они представляют собой смесь порошкового железа с различными добавками. Используют и закаленную сталь, поскольку в отличие от ферритов она дольше сохраняет магнитный заряд. Форма заготовок не имеет значения — круглая, прямоугольная или любая другая, так как это не повлияет на ее конечные магнитные свойства.
Самый простой электромагнит из проволоки, батарейки и гвоздя
Берем металлическую заготовку и обматываем ее медной проволокой. В общей сложности должно получиться 300 витков. Концы проволоки присоединяем к батарейке или аккумулятору. В результате металлическая заготовка намагнитится. Насколько сильным будет ее поле, зависит от мощности тока, поступающего из источника электропитания.
Способ 2
Сначала нужно сделать индукторную катушку. Внутрь нее и помещается будущий магнит, поэтому используется заготовка компактных размеров. Порядок действий точно такой же, за исключением того факта, что количество витков проволоки должны быть не 300, а 600. Этот метод хорош, если нужно сделать магнит повышенной мощности.
Медная проволока на ферритовом магните
Способ 3
Подразумевает использование сетевого электричества. Метод довольно сложен и опасен, поэтому манипуляции должны быть выверенными и осторожными. К стандартному набору приспособлений добавляется плавкий предохранитель, без которого создать магнит не получится. Он-то и подключается к индукторной катушке, внутри которой расположена металлическая заготовка. Предохранитель подключается в сеть. В результате он сгорает, но при этом успевает зарядить находящийся внутри катушки предмет до высоких показательный.
Будьте осторожны! Подобные эксперименты представляют опасность для жизни и нередко приводят к короткому замыканию в электросети! Выбирая подобный способ изготовления магнитных элементов, выполняйте необходимые меры предосторожности и подготовьте огнетушитель, который позволит оперативно погасить возможное возгорание.
Оценить результат работы поможет специальный магнитометр — он покажет, насколько сильно полученное изделие.
Как самому сделать самый мощный магнит
Самые мощные магниты в мире делают из редкоземельного металла неодима. Железо, неодим и бор приводят в порошкообразное состояние, смешивают, формуют и спекают в СВЧ-печах. Затем заготовки намагничивают и наносят защитное покрытие из цинка или никеля. Повторить этот процесс дома очень сложно. Но есть и другой способ.
Способ 4
Первый шаг на пути к реализации цели заключается в поиске сломанных жестких дисков от компьютера. При отсутствии в хозяйстве сломанного винчестера можно попробовать отыскать неработающие устройства на авито, дарударе или на других площадках объявлений.
Магнитная головка в открытом жестком диске
В дисках есть магнитная головка, используемая для управления записью и чтением данных. Второй шаг — полностью разобрать жесткий диск и получить доступ к этой головке. На ней и находятся пластины изогнутой формы из сплава неодима-железа-бора. Их могут приклеить к стальным элементам, но часто они закреплены благодаря собственной магнитной силе. Самые крупные неодимовые магниты попадаются в самых старых винчестерах.
Конечно, проще всего купить неодимовый магнит нужной формы и силы. С другой стороны, если у вас в наличии есть несколько неработающих винчестеров, то было бы крайне неосмотрительно их просто выбросить.
Интернет-магазин «Мир Магнитов» предлагает вам купить неодимовые магниты по самым привлекательным ценам. Выбирайте в представленном каталоге подходящие изделия и оформляйте заказ. Покупка готовых изделий с необходимыми параметрами – это всегда проще, быстрее и выгоднее, чем попытки сделать неодимовые магниты самостоятельно.
Читайте также
Магнитная жидкость: создавай ферромагнитные скульптуры
Количество просмотров:502176
Количество комментариев:
Удивительная жидкость превращается в необычные фигуры.
Загляни внутрь Smart Cover для iPad
Количество просмотров:323184
Количество комментариев:
Вы ведь хотели узнать, как он работает? Самое время разобраться.
Сочетание медной трубы с неодимовым магнитом это просто фокус удивляющий всеx
Количество просмотров:358413
Количество комментариев:
Вы убедитесь в этом, когда сами попробуете провести такой эксперимент.
Блог
- Все
- Исследования
- Применение магнитов
- Обзоры
Лучшее за 30 дней
Ищем представителей торговой марки Forceberg
Количество просмотров:593527
Все самое интересное из «магнитного мира» Вы сможете найти здесь, в блоге Мир Магнитов. Каждую неделю мы будем радовать Вас новыми постами
Заполняя форму, вы соглашаетесь с обработкой персональных данных и условиями сайта. Подробнее
Основные правила при работе с магнитами
Главная / Тех. раздел
Главные правила, о которых необходимо помнить при работе с постоянными магнитами
Опасность при пользовании:
- ♦ Опасность проглатывания
Не оставляйте детей наедине с магнитами. Не осознанно, они могу положить магнит в ротовую или носовую полости. Самое страшное, что дети могут проглотить небольшой по размеру магнит, что приведет к серьезным осложнениям со здоровьем ребенка. Магниты застревают в кишечнике!
- ♦ Опасность электричества
Не оставляйте детей наедине с магнитами. Дети могут поместить магнит в отверстия розетки и пострадать от удара тока.
Пожалуйста, не давайте детям играть с магнитами!
Меры предосторожности:
- ♦ Осторожность при работе с магнитами
Большие магниты очень мощные (большая сила притяжения), поэтому при работе с такими магнитами необходимо соблюдать элементарные меры безопасности: носить защитные перчатки. В противном случае, возможно, прищемить кожу рук или ушибить фаланги пальцев. Что приведет к значительным переломам.
- ♦ Осторожность при соединении магнитов
Неодимовые магниты весьма хрупкие. При столкновении двух и более магнитов, они могут расколоться. Осколки могут отлететь далеко, поэтому лучший способ обезопасить себя и окружающих, это носить защитные очки, при работе с большими магнитами.
♦ Осторожно людям с ослабленным здоровьем
Если у вас подключен аппарат типа электрокардиостимулятора и т.п., то магнит необходимо держать на значительном расстоянии от них. Магнит способен нарушить работу аппаратов (вплоть до прекращения работы), что вызовет осложнения со здоровьем.
- ♦ Осторожно при проходе под тяжелыми объектами
Не используйте магниты в качестве крепления для тяжелых грузов там, где люди могли бы получить ранения в случае непредвиденных обстоятельств. Убедитесь, что сила магнита применяется в соответствии с идеальными условиями. Применяйте высокую подушку безопасности.
Предупреждение:
- ♦ О сильном магнитном поле
Большие магниты имеют сильное магнитное поле, которое отрицательно влияет на банковские карты, часы, мобильные телефоны, телевизоры, компьютеры, слуховые аппараты, громкоговорители и т. п. Сильное магнитное поле способно повредить все вышеперечисленные предметы (вывести из строя). Держите магниты на значительном расстоянии от них.
- ♦ О возможной воспламеняемости магнитов
При механической обработки магнитов, образовавшаяся пыль может загореться. Избегайте механической обработки магнитов и используйте специальные инструменты и охлаждение водой, если вы подвергаете магниты обработке.
- ♦ О возможной аллергии на никелевое покрытие магнитов
Для постоянных магнитов (в частности, магнитов NdFeB и SmCo) в качестве антикоррозийного покрытия чаще всего используют Ni (никель). Людям подверженным аллергии желательно избегать длительного контакта с такими магнитами.
- ♦ Об авиа транспортировке магнитов
Магнитное поле, при неправильной упаковке магнитов, отрицательно влияет на навигационные приборы воздушного судна. При авиа транспортировке используйте антимагнитную упаковку, для изоляции магнитного поля.
- ♦ О транспортировке магнитов наземным транспортом
При транспортировке магнитов любым наземным транспортом, их необходимо правильно упаковать, чтобы не вызвать беспорядок в посылках и не повредить более хрупкие товары в других посылках. Магниты изолируют большим слоем немагнитного материала (н-р, пенопласт), при необходимости используйте листовое железо для изоляции магнитного поля.
Для заметки:
- ♦ Влияние магнитов на людей
Согласно научным исследованиям постоянные магниты не имеют резко положительного или резко отрицательного влияния на человека. Маловероятно, что постоянные магниты подвергают риску здоровье и жизнь человека, но исключать это полностью нельзя. Избегайте постоянного контакта с магнитами, а также храните большие магниты на расстоянии (~1 м.) от тела человека.
- ♦ Раскалывание покрытия магнитов
Никелевое или любое другое покрытие магнита может отколоться при столкновении магнитов или большого давления на магниты. Тем самым в местах скола магниты могу окислиться при высокой влажности. Отделяйте большие магниты между собой, как минимум картонной подкладкой, также избегайте ударов на магниты и столкновении их друг с другом.
- ♦ Окисление, коррозия, ржавчина магнитов
Магниты без покрытия, а также магниты с нарушенным слоем антикоррозийного покрытия, становятся более уязвимыми и подверженными коррозии при непрерывном использовании их в агрессивной окружающей среде, а также есть вероятность крошения магнитов без покрытия. Используйте постоянные магниты в сухом, закрытом помещении, с небольшой влажностью. Избегайте порчи покрытия магнитов.
- ♦ Температуростойкость магнитов
У всех постоянных магнитов есть свой диапазон рабочих температур. Большинство неодимовых магнитов теряет часть своей магнитной силы при температуре более +80 0С. Но максимальная температура, при которой неодимовые магниты способны не терять свои свойства +200 0С (зависит от марки материала). Ферритовые магниты теряют свои магнитные свойства свыше +280 0С. Магниты AlNiCo (ЮНДК) выдерживают температуру до +450 0С. Магниты SmCo, в зависимости от марки материала, не размагничиваются при температуре 250-350 0C. Не используйте магниты свыше соответствующих марки материала температур.
- ♦ Механическое воздействие на магниты
Неодимовые магниты весьма хрупкие, т.к. изготавливаются путем спечения определенных редкоземельных металлов. Также магниты теплочувствительные и подвержены окислению. При сверлении (или распиливая) магнит обычным инструментом, магнит может сломаться, раскрошиться, размагнититься или окислиться. Избегайте механической обработки магнитов.
Как разъединить несколько магнитов, можно посмотреть здесь.
Акции и статьи | Euroboor
All
Изменение прайс-листа Euroboor с 20.12.2021
14.12.2021 — УВАЖАЕМЫЕ ПАРТНЁРЫ! Благодарим Вас за сотрудничество и оказанное доверие! Как всем известно, на рынке сырья и международных контейнерных перевозок последние годы происходит существенный рост цен. В связи с данной ситуацией мы вынуждены поднять отпускные цены на часть ассортимента с 20 Декабря 2021г. Надеемся на понимание к сложившейся ситуации и на дальнейшее взаимовыгодное сотрудничество. Актуальный прайс-лист спрашивайте у вашего дилера Euroboor или напишите нам на почту [email protected] 14.12.2021
Прочитайте больше
Cверлильные станки на постоянных магнитах
27.09.2021 — Станки EUROBOOR серии TUBE . Сверлильные станки EUROBOOR на постоянных магнитах: TUBE.30, TUBE.55S+/T и TUBE.55/AIR — лучшее решение для сверления труб, тонких листов, профилей и других сложных заготовок. А знаете ли Вы, что: — постоянные магниты серии TUBE практически вечные – они теряют лишь около 1% своей магнитной силы за 100 лет. — TUBE крепятся к металлическим листам толщиной от 1! мм* что позволяет работать с тонкостенными материалами. — мы можем предложить любой станок на базе постоянных магнитов (магнитные базы TUBE в наличии) *рекомендовано от 3х мм. Для работы с TUBE не нужны переходники, платформы или адаптеры для труб — станок сразу готов для работы на кривых, выгнутых, вогнутых и прямых листах металла, толщиной от 3 мм. Платформы TUBE энергонезависимы и максимально безопасны для использования, не требуют электричества, нет вероятности “отмагничивания” станка в случае отключения питания. Магниты включаются/выключаются механическим переключателем, который ступенчато включает режимы 0-25-50-75-100% от мощности силы магнита: при режимах от 0 — 50% максимальной мощности, станок достаточно крепко держится на заготовке, но его можно позиционировать, прикладывая небольшое усилие. Перед началом сверления необходимо включить магниты в полную силу (100%). Каждая платформа состоит их двух независимых магнитов. Отключение одного магнита из двух, позволяет отклонить станок для инспектирования отверстия
Прочитайте больше
Грузоподъёмные магниты ELM
19.08.2021 — EUROBOOR снижает цены на грузоподъемные магниты! Грузоподъёмные магниты EUROBOOR – это идеальное решение для безопасного и надежного захвата, подъема и перемещения ферро-магнитных заготовок плоской и цилиндрической формы, гладких и шероховатых. ELM.125 — 25 000 — 17 500 р ELM.250 — 36 250 — 25 500 р ELM.500 — 54 400 — 37 500 р ELM.1000 — 103 750 — 72 500 р ELM.2000 — 181 580 — 126 500 р Каждый магнит поставляется с собственным сертификатом безопасности, по итогу индивидуальных тестов и испытаний. Конструкционно магниты защищены от случайного выключения. Особенности грузоподъемных магнитов ELM: — Постоянные магниты не требующие электропитания; — Коэффициент запаса 3.5; — Для плоских и цилиндрических грузов; — Для гладких и шероховатых поверхностей; — Высокая грузоподъёмность; — Оптимальная температура работы до 80°C; — Не требует обслуживания; — Надежная и стабильная работа даже в экстремальных условиях; — Простота в эксплуатации; — Компактная и прочная конструкция; — Рычаг с предохранителем. *Цены фиксированные, с НДС, в рублях, акция действительна пока товар в наличии. Подробности акции уточняйте у своего менеджера. 19.08.2021
Прочитайте больше
Новые пневматические магнитные сверлильные станки.

30.03.2021 — Представляем Вам две новые модели магнитных сверлильных станков EUROBOOR: AIR.55 и TUBE.55/AIR. Оба станка сертифицированы по АТЕХ и предназначены для работ в потенциально взрывоопасных средах. Полностью независимы от электричества и имеют пневматический двигатель.
Прочитайте больше
Новый ЕСО.40S+ с ВНУТРЕННИМ кабелем питания электромотора.
20.02.2021 — Быстрее, мощнее, безопаснее! Вы вероятно, узнаете фотографию: — ”Обед на небоскребе”, которой исполнилось почти 90 лет. Хотя фотография и постановочная, но в те времена и правда работали на высоте 200 метров над землей не сильно уделяя внимание безопасности. Без защитных касок, перчаток и страховочной привязи. Сейчас можно сказать, что это безумие, и к счастью, это больше невозможно и запрещено. Безопасность стала самым важным аспектом в жизни каждого. Евробоор максимально уделяет внимание безопасности. Мы каждый день работаем над созданием идеального станка для каждого пользователя. Сообщаем Вам о новом ЕСО.40S+ , самый безопасный на сегодняшний день станок для корончатого сверления ø 40 мм. В дополнение к множеству возможностей, которые были у предшественника, станок имеет внутренний кабель электромотора. Безопасность это — внутренний кабель электромотора Новейшая модель ЕСО.40S+ оснащена встроенным кабелем электромотора. Операторы, когда переносят станок, часто просто хватают его за кабель, потому что он выше ручки для переноски и просто «попадается под руку». Это может привести к короткому замыканию, повреждению частей станка, ремонту. Помимо обрыва кабеля при переноске, он может быть поврежден падающими предметами или же есть вероятность просто зацепиться за выступающие конструкции. Именно поэтому провода теперь надежно спрятаны внутри рамы станка, обеспечивая максимальный уровень защиты. Помимо встроенного кабеля электродвигателя, ECO.40S+ обладает множеством других уникальных функций, которые обеспечивают максимальный уровень безопасности.
Прочитайте больше
Новый каталог EUROBOOR!
28. 01.2021 — Уважаемые коллеги! ЕВРОБООР обновил каталог. Смотрите онлайн, скачивайте и присылайте заявки на печатную версию через форму обратной связи. Добавлены все новинки: — Станки серии «ECO +»; — Фаскосъемные машины; — Спиральные сверла с кобальтом; — Кольцевые сверла уникальных размеров.
Прочитайте больше
Новые магнитные сверлильные станки серии «ЕСО+»
С 01.06.2020 компания EUROBOOR представляет новую линейку магнитных сверлильных станков с добавочным индексом “+” (плюс) в названии. Уникальные функции новой линейки обеспечат более длительный срок службы станка, повышенную безопасность оператора, уменьшение затрат на техническое обслуживание, снижение риска повреждения самого станка и режущего инструмента. В течение 2020 года все станки стандартной серии ЕСО планируется заменить на последующую версию ЕСО+, как более современную, надежную и безопасную. Дата замены той или иной модели будет объявлена заранее, в том числе и на сайте компании.
Прочитайте больше
Причины поломки корончатых свёрл
18.05.2020 — Корончатые свёрла обладают большим рабочим ресурсом и служат долго при правильном использовании. Но бывают случаи, когда в процессе эксплуатации сверла преждевременно ломаются. Опыт показывает, что такие поломки в большинстве случаев происходят из-за неправильной эксплуатации сверла. Ниже приведены правила эксплуатации корончатых свёрл, нарушение которых может привести к поломке корончатого сверла.
Прочитайте больше
Постоянный магнит – проект Джозефа Генри
Выдержка из записной книжки Генри
«Способ изготовления магнитов»
Самый простой способ – на ощупь. Положите кусок железа на стол и поместите северный полюс посередине и нарисуйте его на половине железа, затем положите южный полюс и нарисуйте его на другой половине. Далее двойное касание. Возьмите два магнита, поместите один северный полюс и один южный полюс на середину утюга. Нарисуйте их к его концам, повторяя процесс несколько раз.
Возьмите стальной стержень, держите его вертикально и несколько раз ударьте по концу молотком, и он станет постоянным магнитом.
Возьмите подковообразный магнит, поместите его в середину намагничиваемой иглы и проведите им над одной половиной иглы равное количество раз. На этот процесс влияет индукция, ускоренная трением.
Если у нас нет магнитов для начала. Возьмите небольшой стальной брусок, намагничьте его ударом, а затем намагничьте несколько маленьких брусков. Поместите их в пучок с их северными полюсами таким же образом, и у нас будет магнит для изготовления других».
Краткое изложение методов изготовления постоянных магнитов Генри
Намагничивание стальных стержней магнитами:
- Простое прикосновение – потрите северный полюс магнита от середины стержня к одному концу и южный полюс от середины к противоположному концу равное количество раз.
- Двойное касание – возьмите два магнита, прикоснитесь южным полюсом одного и северным полюсом другого к центру стержня и несколько раз оттяните их к концам.
- Прикосновение к цепи — сформируйте цепь (квадрат) с четырьмя стержнями и наведите на нее подковообразный магнит. В то время как один источник говорит, что его следует перемещать «взад и вперед», другие согласны с тем, что магнит следует перемещать только в одном направлении (что имеет смысл), а затем соскальзывать на кусок мягкого железа. Два стержневых магнита можно заменить подковообразным магнитом, а группу из шести магнитов можно сильнее намагнитить, используя два в качестве подковы, а затем заменив их двумя из схемы и так далее.
Намагничивающие стальные стержни без магнитов:
- Ударьте молотком по стержню, удерживаемому вертикально или направленному на север (в некоторых источниках говорится о мягком железе, а в других — о закаленном железе или стали).
- Повесьте штангу вертикально на длительный, но неопределенный период времени (вероятно, от нескольких дней до недели или около того).
Затем эти магниты можно использовать для индукции магнетизма описанными выше методами.
- Используйте природный магнит
Дополнительные выдержки, относящиеся к методам изготовления постоянных магнитов Генри
Лекции Джозефа Генри по натуральной философии (Henry C. Cameron Notes)
земля, а поступательное — его склонность двигаться к северному полюсу или к другому магниту и т. д.
9 февраля
«Сталь магнитится по-разному, и после намагничивания сохраняет свою силу в течение длительного времени. Кусок мягкого железа, удерживаемый перпендикулярно и слегка ударяемый, становится магнитным и может использоваться для намагничивания стали. Сила находится в железе и развивается только благодаря присутствию магнита, о чем свидетельствует то, что магнит не теряет своей силы. Для начала необходимо иметь некоторую силу, и ее можно получить из земли, как указано выше, или путем скручивания проволоки, или путем пробивки молотком и т. д. Мы намагничиваем сначала простым прикосновением (?)е, проводя куском железа от середины к одному концу, северным концом магнита, и от середины к другому концу, южным концом. &c Двойное касание состоит в том, чтобы взять два магнита, соединить их противоположными полюсами, образовав тупой угол, свести эти концы к середине стержня и притянуть каждый к концу &c. Прикосновение к цепи осуществляется путем формирования цепи из стержней и перемещения по ней подковообразного магнита вперед и назад. Между двумя полюсами возбуждается сильный ток, и, перемещая магнит, мы намагничиваем стержни до насыщения, то есть до такой высокой степени, которую стержень способен удерживать. и т. д. Удивительные эксперименты можно проводить с уткой, держащей магнит на воде и т. д.».
Джон Олкотт Примечания:
«Метод изготовления магнитов: мы можем сделать стальной стержень магнитным, поместив магнит на его середину и оттянув его к одному концу, чем перевернув магнит и оттянув его к другому концу. Таким образом индуцируется магнетизм, который останется [в ?] на неопределенное время. Оставленное, оно постепенно возвращается в свое естественное состояние подобно [??] [??] телу. Этот метод относится к одному прикосновению. Двойное касание — это [когда] мы помещаем N + S полюсов двух магнитов в середину стержня и оттягиваем их к каждому концу. Когда стержень имеет столько магнетизма, сколько может удерживать, говорят, что он насыщен. Есть еще один способ, похожий на предыдущий, но более простой и лучший. Штанга размещена на двух магнитах как [?? ?? ??]. Таким образом, два других магнита используются способом, описанным выше. Каждый конец стального стержня находится между двумя магнитами. Другой заключался в том, чтобы расположить намагниченные стержни в виде параллелограмма. Затем на них натягивается подковообразный магнит. Мы можем захотеть намагнитить стержень, когда у нас нет магнита. Возьмите несколько одинаковых баров, скажем, шесть. Ударьте по их концам молотком. Затем расположите 4 из них в виде параллелограмма, а два других используйте в качестве подковы, как описано выше.
Затем выберите из этого параллелограмма два других и используйте их как башмаки, их место будет обеспечено стержнями экс-подковы. Если это будет продолжаться повсюду, будет наведен сильный магнетизм».
http://www.ehow.com/how_2257627_magnetize-hammer.html
Gibson Notes:
Стр. Следующий вывод Генри заключался в том, что электрическая вспышка из облаков должна производить такой же индуктивный ток; его следующий эксперимент состоял в том, чтобы увидеть, согласуется ли вывод с фактом. Прикрепив проволоку к жестяной крыше своего дома, он провел ее через кабинет в колодец; сделав в нем разрыв в том месте, где он вошел в кабинет, и обнаружил, что вспышка молнии разразилась где-то в пределах 20 миль от Принстона, намагниченные иглы помещались в этот разрыв. Эти вторичные токи снова индуцируют другие в телах за ними, профессору Генри с помощью намагниченных игл удалось доказать существование [? все, 4?] такие последовательные токи. Способ намагничивания игл также позволил ему установить направления этих токов, которые были противоположны (рис. 6) направлению тока, их вызывающего».
142 – Обыкновенный магнетизм
Грузовые камни – железная руда с естественными магнитными свойствами. Хорошие сравнительно редко встречаются в природе, слабые — обычно.
«Магнитное свойство может быть развито в стали путем трения последней с накопителем. Мы говорим «развитый», а не «сообщенный», потому что магнетит не теряет в процессе своего собственного магнетизма, и мы должны заключить, что магнетизм, который теперь проявляет сталь, существовал в нем ранее. Явление в точности аналогично электрическому наведению. Это несколько методов «общения» или развития магнетизма. Возьмите стальную иглу и слегка потрите один конец о северный конец магнитного камня или стержня, а другой конец о южный конец стержня. Теперь, поместив иглу на пробку, плавающую в воде, она укажет на север и юг».
«Способ изготовления магнитов. Поскольку магнетизм находится в железе, его развитие должно происходить без потери полярности магнита, который мы к нему прикладываем. Если у нас изначально нет магнита, мы прибегаем к магнетизму земли. Стержни из мягкого железа, удерживаемые вертикально и искусно отбитые, или просто оставляемые на некоторое время в этом положении, проявляют полярность N на своих нижних концах и полярность S на верхних. На такой стержень поместите небольшой стержень из мягкой стали и N-концом второго железного стержня несколько раз протрите часть стали по N-концу первого стержня; а другая часть с S-концом железа. Эта последняя часть стали будет иметь слабую полярность N, а другой конец — полярность S, которая будет постоянно сохраняться. Соединив несколько таких кусков стали, позаботившись о том, чтобы их одинаковые полюса были направлены одинаково, мы получим магнит некоторой силы. Капитан Скорсби, когда его корабль на несколько месяцев замерз в Полярном море, развлекался изготовлением мощных магнитов, начав в этом методе с нескольких обычных железных стержней.
Всякий раз, когда у нас есть магнит, процесс развития им магнетизма в других телах прост. Для этого поместим N-полюс магнита на середину стержня, переместим его вдоль к одному концу и повторим эту операцию несколько раз. Этот конец будет иметь полярность S. Потирая таким же образом другой конец о полюс Ю, он приобретет северную полярность. Еще лучший эффект произведет Магнитная Батарея, состоящая из ряда простых магнитов, соединенных своими полюсами в одном направлении; и которая будет почти такой же сильной, как сумма сил отдельных магнитов; часть силы теряется из-за взаимного притяжения северных полюсов к южным полюсам и т. д.
Насыщенность. Мягкий тон, временно намагниченный близостью магнита, теряет свой магнетизм, как только последний удаляется. При закалке он по-прежнему сохраняет свою полярность, и чем тверже сталь, тем в большей степени она может стать постоянно магнитной. Однако даже сталь становится менее магнитной, когда из нее удаляется возбуждающий магнит, причем последнее обстоятельство сопровождается постепенным уменьшением полярности стали вплоть до определенного момента, когда потери прекращаются. О бруске, намагниченном до этой точки, говорят, что он насыщен магнетизмом.
Самый простой и эффективный метод быстрого развития высокой степени магнетизма называется Двойное Прикосновение. Если N и S концы магнита (рис. 4) приложить на небольшом расстоянии друг от друга к поверхности стержня, некоторые из их сил будут стремиться сделать атомы между ними противоположно полярными; в то время как обратная тенденция к атомам за пределами является сравнительно слабым действием различий этих сил. Затем, когда двойной магнит перемещается по стержню, каждый атом, последовательно попадающий под него, становится сильно полярным в обратном направлении, но немного из этой полярности теряется, когда при движении магнита эти атомы становятся внешними. Таким образом, несколько раз проведя магнитной батареей по бруску вперед и назад, можно сделать его очень магнитным. Если поменять местами концы батареи и таким образом потереть тот же стержень, ее магнетизм можно снова ослабить и постепенно разрушить. Также следует соблюдать осторожность, убирая магниты, чтобы их одинаковые концы находились рядом друг с другом; или постепенно полярность будет ослабевать.
Бумаги Джозефа Генри Том 1. стр. 466
« Были изобретены различные способы касания или намагничивания стальных стержней. Проще всего поместить их в контакт с мощным магнитом».
John Miller Lecture Notes
«Магнит просто развивает магнетизм в другом куске стали, не теряя при этом своей силы. Принцип в скрытом состоянии существует во всем железе. Чтобы начать (?) намагничивание, необходимо небольшое количество магнетизма. Есть несколько путей его развития. 1 ул. Может быть получен природный магнетит. 2-й . Если долго держать сталь или закаленное железо в вертикальном положении, они становятся магнитными. #д. Если потереть маленький стержень концом большого стержня, он станет магнитом. С помощью нескольких операций штамповки, сверления, напильника и изгиба проволоки развивается магнетизм. После того, как положено начало, другие магниты могут быть сформированы несколькими способами.
1 ул. Если на конец магнита поместить иголку, она станет магнитной. Конец рядом с магнитом будет иметь другую полярность, чем ближний конец магнита. Это простое сопоставление — самый неэффективный (?) способ. Другой аналогичный способ состоит в том, чтобы поместить два магнита вместе, таким образом, [рисунок двух стержневых магнитов, расположенных на линии от полюса S к полюсу N, с иглой между ними] с иглой между ними.
2д. Простое прикосновение, т. е. трением того конца стали, который должен быть севером, о южном конце магнита, а тем, который должен быть югом, о севере. Если два магнитных стержня свести вместе на (разнородных) концах и поместить в середину стержня, который нужно намагничить, а затем протянуть вдоль в одну сторону, а другой в другую до тех пор, пока они не будут оттянуты на концах стержня, это будут намагничены.
3д. Двойное касание — лучший способ из всех. Намагничиваемые стержни должны быть расположены в виде параллелограмма, таким образом, [небольшой рисунок прямоугольника] с одинаковыми концами, повернутыми одинаково. Подковообразный магнит с противоположно повернутыми полюсами следует положить на одну сторону параллелограмма и перемещать по параллелограмму. Пространство между полюсами подковы по мере ее движения становится сильно намагниченным, а части вне полюсов в значительной степени нейтрализуются. В конце магнит должен быть снят с куска мягкого железа.
Метод Эпина (sp?) очень похож на предыдущий. Он использовал 2 стержневых магнита, чтобы наклонить их таким образом [небольшой рисунок стержня с двумя другими стержнями, отходящими под косыми углами] с куском пробки между ними. Следует соблюдать осторожность при обращении с магнитами, так как неправильное прикосновение может их испортить».
электромагнетизм — Можно ли генерировать электричество, используя только постоянные магниты?
Спросил
Изменено 1 год, 2 месяца назад
Просмотрено 360 раз
$\begingroup$
РЕДАКТИРОВАТЬ: я говорю о выработке электроэнергии с использованием только магнитов без дополнительных затрат энергии.
Уверен, что нет, но можете ли вы объяснить, почему это невозможно? Нарушает ли это закон сохранения энергии? Кажется, что магниты могут не только прикладывать силу, но и совершать работу, поэтому я не понимаю, почему они не могут генерировать электричество.
На самом деле, постоянные магниты могут кратковременно генерировать электричество, если они находятся достаточно близко, чтобы притягиваться друг к другу и сталкиваться, это может вызвать искру, если магниты достаточно сильны. 92$.
Когда два магнита расположены так, что их магнитные поля направлены в противоположные стороны, энергия поля уменьшается. Это приводит к силе (противоположности притягиваются), которая может совершать работу. Количество выполненной работы равно уменьшению энергии поля.
Независимо от того, насколько сложно у вас расположение магнитов, энергия поля изначально конечна и не может быть меньше нуля. Таким образом, существует конечное общее количество энергии, которое можно извлечь даже при самом умном устройстве. Как только конфигурация магнита достигает конфигурации с минимальной энергией, система не может отойти от этой конфигурации без ввода энергии откуда-то еще. Все силы (градиент энергии поля) направлены к минимуму.
Это похоже на вашу идею о столкновении с искрой. Как только магниты достигают этой низкоэнергетической конфигурации, для извлечения дополнительной энергии требуется подвод энергии, чтобы уйти от минимума и вернуться к высокоэнергетической конфигурации.
$\endgroup$
$\begingroup$
Среди прочего нарушает закон сохранения энергии. Генерация тока требует, чтобы вы толкали электроны в той части провода, которая находится рядом с вами, в их соседние электроны, которые затем должны толкать своих соседей на всем протяжении линии. Очевидно, что электроны на каждом этапе сопротивляются этому из-за отталкивания зарядов, поэтому вам нужно совершить работу, чтобы сдвинуть их. Эта работа требует, чтобы откуда-то шла энергия. Он не может исходить от стационарных постоянных магнитов. В этом сценарии нет кинетической энергии, которую можно было бы принять в предположении стационарности, и единственный другой потенциальный источник энергии — магнитное поле — в этом случае также не меняется.
$\endgroup$
4
$\begingroup$
Магнитное поле, создаваемое магнитом, подобно электрическому полю, создаваемому зарядом, и гравитационному полю, создаваемому массой, может только накапливать энергию. Они не могут создавать энергию.
Магнитное поле может преобразовывать механическую энергию в электрическую, но для этого требуется механическая энергия. Примером является перемещение магнита через катушку с проволокой или перемещение катушки с проволокой по магниту, относительное движение которого индуцирует напряжение на концах катушки. Но для движения магнита или катушки необходима механическая энергия.
Надеюсь, это поможет.
$\endgroup$
7
$\begingroup$
Можно на короткое время, но не навсегда.
Энергия сохраняется. Он может переходить из одной формы в другую, но вы не можете создать или разрушить его. Потенциальная энергия является одной из форм энергии. Кинетическая энергия — это другое. Электрический ток приводит в движение электроны. Он также содержит форму энергии.
Предположим, у вас есть два магнита, разделенных небольшим расстоянием. Один приклеен, а другой свободно перемещается. Они привлекают. Магнитные силы толкают свободный магнит к неподвижному магниту. Он набирает скорость и кинетическую энергию.
Теперь повторите эксперимент, но добавьте петлю из проволоки. Свободный магнит проходит через петлю на пути к неподвижному магниту. Проволочная петля испытывает изменяющееся магнитное поле, когда магнит проходит мимо. Изменение магнитных полей воздействует на заряды. В проводах есть электроны, которые могут свободно перемещаться внутри провода. Движущиеся электроны — это ток. Итак, на этот раз движущийся магнит генерирует ток.
Но это длится лишь мгновение. Свободный магнит ударяется о неподвижный магнит. Столкновение сталкивает атомы в обоих, заставляя их вибрировать немного сильнее. Кинетическая энергия была преобразована в тепловую.
Движущиеся электроны не могут свободно двигаться. Они натыкаются на атомы проволоки, заставляя их вибрировать немного сильнее. Электрическая энергия превращается в тепло.
$\endgroup$
$\begingroup$
Напряжение может индуцироваться в проводящей петле, только если магнитный поток через петлю изменяется. Это можно сделать с помощью а) движущегося магнита или б) если вы переместите проводящую петлю, что невозможно сделать без некоторой подводимой энергии.
$\endgroup$
1
Твой ответ
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
Сделай сам: вырабатывай собственное электричество — OpenLearn
Обновлено Пятница, 1 марта 2019 г.
Вы хотите самостоятельно производить электричество? Вот пошаговое руководство по созданию собственного генератора.
Этот контент связан с научной квалификацией Открытого университета.
Сделай сам
Генератор — это просто устройство, которое преобразует механическую энергию (получаемую из угля, нефти, природного газа, ветра, воды, ядерных реакций или других источников) в электрическую энергию. Здесь мы опишем, как использовать легкодоступные материалы для изготовления простого генератора. Хотя его мощности будет достаточно только для того, чтобы зажечь небольшую лампочку, он работает по тем же основным принципам, что и генераторы электростанций, которые снабжают электричеством дом.
Как работает генератор
Когда электрический ток течет по проводу, он создает вокруг провода трехмерное магнитное силовое поле, подобное тому, которое окружает стержневой магнит. Магниты также окружены подобным трехмерным полем. Это можно «увидеть» в двух измерениях, если на лист бумаги, помещенный над магнитом, насыпать железные опилки. Опилки выстраиваются вдоль линий магнитной силы, окружающих магнит.
Двумерное представление магнитного поля вокруг стержневого магнита. Стрелки указывают направление силовых линий магнитного поля. N (север) и S (юг) указывают на полюса магнита, где сосредоточены силовые линии. Северный полюс магнита будет отталкивать северный полюс компаса или другого стержневого магнита, а его южный полюс будет притягивать северный полюс компаса или другого стержневого магнита.
Простейший генератор состоит только из катушки проволоки и стержневого магнита. Когда вы проталкиваете магнит через середину катушки, в проводе возникает электрический ток. Ток течет в одном направлении, когда магнит вдавливается, и в другом направлении, когда магнит удаляется. Другими словами, вырабатывается переменный ток. Если вы держите магнит абсолютно неподвижно внутри катушки, ток вообще не генерируется. Другой способ получения тока состоит в том, чтобы магнит вращался внутри катушки или катушка вращалась вокруг магнита.
Этот метод получения электричества, называемый индукцией, был открыт Майклом Фарадеем в 1831 году. Он обнаружил, что чем сильнее магниты, чем больше витков проволоки в катушке, и чем быстрее движение магнита или катушки, тем больше производимое напряжение. Фарадей также заметил, что катушка наматывается на металлический сердечник более эффективно, так как это помогает концентрировать магнитное поле.
Напряжение и ток
Что означают электрические термины напряжение (измеряется в вольтах) и ток (измеряется в амперах, часто сокращается до ампер)? Представьте, что электрический ток, протекающий по токопроводящему проводу, подобен автомобилям, движущимся по автомагистрали. Автомагистраль — это провод, а напряжение — скорость, с которой движутся машины. Ток соответствует количеству автомобилей, проезжающих данную точку каждую секунду.
Когда ток течет по проводу, электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии, такие как тепло в нагревательном элементе, свет от нити накала лампы или звук из громкоговорителя. Электрический ток можно также заставить производить механическую энергию, что и происходит в электродвигателе. Таким образом, двигатель — это просто генератор, работающий в обратном направлении.
Создание собственного генератора
Что вам понадобится- картон
- Железный гвоздь длиной 15 см, диаметром 6 мм и большой шляпкой
- Болт длиной 8–10 см и диаметром 6 мм и гайка
- Эмалированная медная проволока длиной 25 м (30 swg или диаметром около 0,3 мм)*
- Магнит кнопки E825 Eclipse (с крепежным отверстием)*
- Лампа фонарика 6 В, 0,06 А и держатель лампы*
- рулон изоляционной ленты*
- ручная дрель
* Можно приобрести в магазинах «Сделай сам» или в магазинах электроники.
простой генератор
Что делать
Ваш генератор будет состоять из катушки, прикрепленной к вращающемуся магниту.
- Вырежьте два картонных диска диаметром примерно 3 см и проделайте в центре каждого отверстие диаметром 4–5 мм. Вставьте гвоздь в отверстие и подтолкните один диск к его головке. Следующие 2–3 см поверхности ногтя покройте парой слоев изоляционной ленты.
- Наденьте другой диск, пока он не упрется в ленту, а затем намотайте еще ленты на другую сторону, чтобы зафиксировать положение таким образом, чтобы расстояние между картонными дисками не превышало 2–3 см. Размотайте примерно 30 см провода с катушки, чтобы сформировать провод от катушки, и начните наматывать оставшийся провод на изоляционную ленту между двумя картонными дисками. Для отслеживания может быть полезно делать отметку на листе бумаги после каждых 100 оборотов.
Количество витков не критично, но чем больше, тем лучше; 1 500 должно хватить.
- Покрыв гвоздь одним слоем витков, продолжайте наращивать слои один поверх другого. Вам не нужно делать особенно аккуратную работу.
- После примерно 1 500 витков оставьте около 30 см провода свободным на другом конце, а затем накройте обмотки изоляционной лентой. Удалите около сантиметра изоляции с двух концевых проводов, соскоблив эмаль, и подсоедините их к патрону лампы. Вставьте лампочку в держатель.
- Пропустите болт через отверстие, просверленное в основании магнита, и закрепите его, затянув гайку. Закрепите болт в патроне ручной дрели. Далее закрепите острый конец гвоздя в тисках (или между двумя тяжелыми книгами) так, чтобы он располагался горизонтально. Поднесите магнит примерно на 1 мм к шляпке гвоздя, которая должна быть немного смещена от центра вращающегося магнита. Убедитесь, что зазор между магнитом и шляпкой гвоздя как можно меньше, но не настолько, чтобы они соприкасались.
Совет здесь — положите руку, удерживающую неподвижную часть дрели, на столешницу, чтобы она была как можно более устойчивой.
Как можно быстрее поверните ручку дрели, и лампочка должна загореться. Генерировать электричество действительно так просто!
Генераторы в мотоциклах и автомобилях
В автомобилях требуется источник постоянного тока для работы зажигания, освещения, стеклоочистителей и т. д. Он генерируется генератором переменного тока, который механически соединен с двигателем. Устройство, называемое выпрямителем, используется для преобразования выходного переменного тока в постоянный. Регулятор также должен быть установлен для управления током, чтобы выходное напряжение генератора продолжало соответствовать напряжению аккумуляторной батареи автомобиля при изменении частоты вращения двигателя.
Динамо-машина на велосипеде, вырабатывающая электричество во время езды, — еще один пример генератора. Его основная конструкция точно такая же, как и у описанного выше самодельного генератора.
динамо-машина для велосипеда
Как именно сделать магнит?
Магниты — одни из самых интересных предметов, когда-либо созданных в мире. Их история восходит к 16 веку, и они все еще используются сотни лет спустя. Наряду с интригующей темой о том, как работают магниты, остается вопрос о том, как они сделаны. В результате я провел все исследования, чтобы найти ответы.
Как сделать магнит? Существует несколько различных способов изготовления магнита, в зависимости от типа, о котором идет речь. В общем, есть 3 основных типа магнитов: постоянные, временные и электромагниты. Материалы, из которых они сделаны, варьируются от редкоземельных элементов до изолированного провода.
Постоянные магниты обычно изготавливаются на заводе с помощью шестиэтапного процесса, который включает дробление металлов, нагрев и их уплотнение. Электромагниты состоят из проволоки и металлических сплавов, а временные магниты можно сделать из предметов повседневного обихода, таких как скрепки.
Когда речь заходит о магнитах, нужно учитывать и обсуждать множество факторов, от их характеристик до того, как они работают и даже из того, как они сделаны. Если вам так же, как и мне, было любопытно узнать, как делаются магниты, вы попали в нужное место.
Из чего сделаны магниты
Хотя мы точно знаем, как работают магниты, нет конкретного ответа, почему они работают или почему они вообще существуют.
С учетом сказанного неудивительно, что конструкция магнитов представляет собой такую интересную концепцию для размышлений. Поскольку этому явлению нет реального объяснения, может быть интересно попытаться собрать воедино, как все это возможно.
Однако, прежде чем мы перейдем к тому, как изготавливаются магниты, а также к тому, как вы можете сделать один из них, важно признать, что существуют различные типы магнитов, которые напрямую влияют на то, из чего они сделаны. ну и как они сделаны.
Три основные категории магнитов: постоянные, временные и электромагниты.
Постоянные и временные магниты звучат почти так же, как они звучат. Постоянный магнит способен сохранять свое магнитное поле и силу без какой-либо помощи со стороны внешнего источника.
Вот из чего сделаны постоянные магниты:
- Ферромагнитные материалы
- Редкоземельные материалы
Существует несколько различных типов магнитов, подпадающих под категорию постоянных. Как правило, они могут состоять из ферромагнитных материалов или редкоземельных элементов, таких как неодим.
Временный магнит, с другой стороны, нуждается в помощи более сильного постоянного магнита, чтобы иметь возможность создавать магнитную силу. При отсутствии этих обстоятельств временный магнит работать не будет.
Вот из чего сделаны временные магниты:
- Железо
- Сталь
К временным магнитам относятся железные и стальные предметы, такие как скрепки и гвозди, которые можно на короткое время превратить в магниты.
Точно так же электромагниты технически считаются временными магнитами, поскольку они работают за счет мощности электрического тока, протекающего по спиральным проводам внутри.
Электромагниты относятся к другой категории, потому что они представляют собой искусственные или искусственные электронные магниты. Этими типами магнитов можно манипулировать, чтобы выполнять определенные задачи и соответствовать требованиям прочности.
Вот из чего сделаны электромагниты:
- Изолированный провод
- Железо, сталь, кобальт, никель и т. д.
Электромагниты сделаны из изолированного провода внутри, а также из комбинаций различных металлов снаружи, включая железо, сталь, кобальт, никель и другие подобные материалы.
Имея общее представление о различных типах магнитов, а также о том, из чего они обычно сделаны, продолжайте читать, чтобы узнать больше о том, как эти магниты производятся и как вы можете сделать это самостоятельно.
Как производятся магниты?
Как и все остальное в рукотворном мире, магниты изготавливаются и производятся так же часто, как и автомобили на автомобильных заводах.
Конечно, как и сам автомобиль, процесс изготовления магнита состоит из нескольких шагов.
Эти шесть шагов очень сложны, но убедитесь, что вы создали магнит с полными размерами и мощностью, которые должны быть получены при обработке. Взгляните на упорядоченную таблицу ниже, чтобы получить представление о том, из чего состоят эти шаги.
Подготовка | 1. Поиск нужного количества металлов | 2. Помещение металлов в вакуум для удаления химикатов | 3. Металлический порошок охлаждают и разбивают на куски |
Прессование | 1. | 2. Металл спрессован в гидравлическую систему для завершения процесса формования | — |
Отопление | 1. Металл перемещен в печь для начала процесса нагрева | 2. Металлический порошок превращается в затвердевшую версию | 3. Нагревание при низкой температуре в течение нескольких дней до охлаждения |
Отжиг | 1. Металл охлажденный подогретый | — | — |
Отделка | 1. Металл с маркировкой и формованием для обеспечения гладкости | 2. | — |
Намагничивающий | 1. Размещается между двумя электромагнитами | 2. Атомы перестроились для создания магнетизма | 3. Магнит комплектуется |
Первый этап процесса изготовления магнита известен как этап подготовки. Подготовка металла означает поиск нужного количества неодима, бора и железа и помещение этих количеств на металл в вакууме.
Вакуум гарантирует отсутствие других химических веществ, кроме неодима, бора и железа, которые могут повлиять на процесс изготовления магнитов.
Попав в вакуум, порошкообразный металл нагревается внутри, чтобы он прилипал к металлу, поэтому после фазы охлаждения металл затем разбивается на куски, а затем перемещается на прутковую мельницу.
Металл в виде порошка перемещается в форму или область формования, которая имитирует длину и средний диаметр готового магнита.
Магнитная сила затем прикладывается на этапе формования к порошкообразному металлу, чтобы затем выровняться с порошкообразными частицами. По мере нанесения порошка металл сжимается гидравлическим прессом для завершения процесса формования. Когда прессование завершено, металл перемещают в печь для процесса нагрева.
Когда его помещают в печь для нагрева, сжатые металлы теперь становятся более затвердевшей версией того, что было на этапе прессования. Во время фазы нагрева металл нагревается в три этапа.
На первом этапе металл нагревается до низкой температуры, чтобы избежать попадания влаги вокруг него. Затем, на втором этапе, температура повышается, и металл выдерживается там от нескольких часов до нескольких дней, прежде чем окончательно остыть для третьего этапа.
Отжиг — это просто еще одна фаза нагрева, при которой уже охлажденный металл затем нагревается еще раз, чтобы удалить любой другой остаток, который был в металле во время процесса нагрева, и укрепить уже затвердевший металл.
Используя гладкую поверхность, металл затем клеймит и формирует в последний раз, чтобы завершить форму и ее размеры для магнитной силы, с которой он будет представлен. После того, как размеры выставлены и сглажены, перед окончательным процессом на имеющийся металл наносится покрытие.
Чтобы теперь созданный металл превратился в магнит, металл помещается между двумя наборами электромагнитов, которые «заряжают» металл, чтобы придать ему магнитную силу.
Во время электромагнитного процесса атомы затем перестраиваются, чтобы создать магнетизм, необходимый для металла, который был создан, теперь полностью создавая магнит.
Итак, теперь, когда вы узнали все секреты изготовления магнитов, которые позволяют вам узнать, как обычно изготавливаются магниты, вам может быть интересно, как этот процесс отличается в меньшем масштабе.
В следующем разделе мы поговорим о том, как вы сами можете легко сделать магнит. Продолжайте читать, чтобы получить пошаговые инструкции о том, как вы можете создать одну из самых больших научных загадок своими руками!
Как сделать магнит: пошаговое руководство
Очень интересно посмотреть, сколько производителей могут производить распространенные типы магнитов, которые мы используем на наших холодильниках и столах, чтобы организовать то, что нам нужно сделать.
Однако, несмотря на эту тяжелую и очень сложную задачу по созданию магнита, есть способы создать мини-магнит дома с помощью таких предметов домашнего обихода, а также воображения и творческого мышления.
В то время как процесс изготовления магнита, описанный в предыдущем разделе, был в основном ориентирован на постоянные магниты, в оставшейся части этой статьи мы будем придерживаться несколько иного направления.
Три типа магнитов: постоянные, временные и электромагниты, все состоят из разных материалов и процессов разработки.
Если в вашем распоряжении нет всех вышеперечисленных инструментов и редкоземельных материалов, и вы не знаете, как их безопасно использовать, возможно, вы не собираетесь делать постоянный магнит в домашних условиях.
Тем не менее, две другие опции остаются в силе в этом аспекте. Для начала мы рассмотрим, как можно создать целый электромагнит в домашних условиях. Взгляните на список ниже для быстрого ознакомления и продолжайте читать, чтобы получить все подробности.
Вот шаги, которые вы можете выполнить, чтобы сделать электромагнит дома:
- Найдите металлический предмет (например, гвоздь, винт, скрепку)
- Найти источник энергии
- Медная фольга вокруг металла (изолированная)
- Испытание на прочность
Первый шаг должен показаться довольно простым: найти металлический предмет, который можно намагнитить. Это может быть что-то такое же маленькое, как скрепка или гвоздь, которые часто валяются на столах в старых хозяйственных магазинах.
Хотя они кажутся обычными объектами, их, безусловно, можно превратить в магниты благодаря материалам, из которых они состоят, обычно железу и стали.
Когда металлический предмет найден и получен, начинается настоящее веселье. Теперь вы сможете приступить к изготовлению собственного магнита в домашних условиях.
Чтобы продолжить, вам нужно будет найти какой-нибудь источник питания, чтобы снабжать ваш магнит энергией, необходимой для его работы.
Как уже упоминалось в разделе выше, изготовленным магнитам требуется своего рода энергия, чтобы создать ту магнитную энергию, которую они, как известно, создают.
Благодаря электромагнетизму электричество проходит через металл, поляризуется и намагничивается. То же самое можно сделать с вашим собственным магнитом, так как небольшая батарейка и медная проволока помогут наполнить металл энергией.
Когда вы ищете медный провод для самодельного магнита, очень важно сделать правильный выбор в хозяйственном магазине, прежде чем покупать его.
Поскольку в ходе этого процесса вы будете работать с электрическими элементами, убедитесь, что вы покупаете изолированный медный провод. Таким образом, вы не рискуете получить удар током, если сделаете неправильное движение во время попытки.
Теперь, когда вы получили источник питания и изолированный медный провод, следующим шагом будет обернуть медь вокруг металлического предмета, готового к намагничиванию. Убедитесь, что проволока покрывает достаточную часть металла, чтобы намагнитить его при включении источника питания.
Например, если вы используете простой гвоздь для основного компонента вашего магнита, вы можете туго обмотать медную проволоку сверху донизу, насколько это возможно, чтобы ваша смесь оказалась прочной. эффективный.
В качестве дополнительного совета, который поможет вам в этом процессе, иногда лучше перекрыть уже поврежденную медь, чтобы увеличить магнитную силу.
После того, как медь намотана на металлический предмет, следует включить источник питания. Пока это происходит, вы должны позволить энергии источника питания действовать как электромагнит, чтобы зарядить металлический предмет.
Эта фаза зарядки должна длиться около минуты, после чего отключите источник питания и дайте металлическому предмету остыть.
После отключения источника питания оставьте металлический предмет еще примерно на минуту. Как только он закончит остывать, все, что вам нужно сделать сейчас, это просто взять металлический предмет и протестировать его на себе с более мелкими металлическими предметами, такими как скрепки на досуге.
И последнее, но не менее важное: мы рассмотрим, как можно сделать последний тип магнита в домашних условиях: временный магнит. Как упоминалось ранее, временные магниты полагаются на силу более сильного постоянного магнита для работы.
Вдобавок ко всему, они будут работать только в течение короткого промежутка времени, прежде чем иссякнет магнитная энергия, и их необходимо будет перезарядить.
Магнитная энергия | AltEnergyMag
Вечный магнитный генератор невозможен? Возможно, но на эту теорию было выдано несколько патентов, и по мере того, как стоимость энергии продолжает расти, все больше ученых будут искать способы создать рабочий практичный вечный магнитный генератор.
Магнитная энергияЛен Кальдероне
13.06.12, 09:50 | Солнечный ветер | Обсуждение технологий
Что, если бы вы вышли из дома и сели в машину будущего, похожую на пончик? Вы нажимаете кнопку, и автомобиль поднимается примерно на фут от земли. Небольшой двигатель двигает автомобиль вперед, когда он следует по электромагнитной полосе, встроенной в дорогу, при этом электромагнетизм отталкивает автомобиль от дороги.
Очевидно, что это всего лишь концепт-кар, представленный Volkswagen в Китае в рамках проекта People’s Car. Автомобиль VW Hover был представлен на автосалоне в Пекине в 2012 году.
Сегодня существуют электромагнитные двигатели и двигатели с постоянными магнитами, которые осуществимы и используются. Большое противоречие заключается в том, существует ли такая вещь, как магнитный двигатель (генератор) с вечным источником энергии.
Электромагнитная энергия — это энергия электромагнитного излучения, такого как радиоволны и волны видимого света, которые вызывают как электрические, так и магнитные поля. Компонент, который мы называем постоянным магнитом, представляет собой кусок магнитного материала, который после намагничивания или «зарядки» внешним магнитным полем сохраняет полезный большой магнитный момент после устранения намагничивающей силы. Таким образом, постоянный магнит сам становится источником магнитного поля, которое может взаимодействовать с другими намагничиваемыми материалами или с электрическими токами.
Простейшая форма магнитной энергии — фонарик Фарадея, который мы все видели. Вы встряхиваете фонарик вперед и назад, и действие создает энергию для питания лампочки. Принцип достаточно прост. Магнит проходит вперед и назад через катушку провода и создает электрический ток, который затем накапливается в конденсаторе. Когда фонарик включен, конденсатор подает накопленную энергию в лампочку, как в фонаре с батарейным питанием.
В основном эта система состоит из пяти частей. Магнит — это то, что генерирует энергию, когда она проходит через проволочную катушку. Чем сильнее магнит, тем больше энергии генерируется при каждом встряхивании. Размер проволочной катушки (количество витков) также определяет, сколько энергии вырабатывается при каждом проходе магнита. Конденсатор хранит энергию, которую вы генерируете, встряхивая фонарик. Чем выше качество и больше размер конденсатора, тем дольше световой поток. Тогда есть светодиодная лампа, которая имеет сниженное энергопотребление и срок службы. Наконец, есть кнопка включения/выключения.
Вопрос: «Можно ли создать вечный двигатель, используя аналогичный процесс?» Вечный двигатель в замкнутой системе нарушает первый закон термодинамики. Машины, производящие работу и энергию без затрат энергии, противоречат закону сохранения энергии. По законам термодинамики энергия не может просто создаваться или уничтожаться. Следовательно, настоящий вечный двигатель может никогда не стать жизнеспособным, но можно построить его близкую замену. В то время как энергия нужна для инициализации краткосрочного запуска вечного двигателя, что-то простое, например, рукоятка, может стать катализатором в устройстве, которое производит достаточно энергии, чтобы поддерживать себя и обеспечивать дополнительную мощность.
В этом типе двигателя используется конструкция с постоянными магнитами, в которой роторы удерживают постоянные магниты, расположенные вокруг вала. Эти магниты должны синхронизироваться с магнитами статора; а для создания хорошей мощности нужны редкоземельные элементы. Без разумного запаса материала постоянного магнита постоянные магниты не были бы очень постоянными. Проблема в том, что большая часть редкоземельных материалов, необходимых для изготовления надежных магнитов с длительным сроком службы, поступает из Китая.
Ниже приведен пример двигателя с постоянными магнитами и асинхронного двигателя с электромагнитным полем.
В асинхронном двигателе с электромагнитным полем вокруг статора создается вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной (возникающей одновременно) скоростью. Это вращающееся магнитное поле проходит через воздушный зазор и перерезает неподвижные проводники ротора. Из-за относительной скорости между неподвижными проводниками ротора и вращающимся магнитным полем в проводниках ротора индуцируется электромагнитное поле. Когда проводники ротора замыкаются накоротко, через них начинает течь ток. И поскольку эти токонесущие проводники ротора помещены в магнитное поле, создаваемое статором, они испытывают механическую силу, которая перемещает ротор в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле.
Двигатель с постоянными магнитами является разновидностью электродвигателя. В основном все типы двигателей работают, когда они имеют корпус статора и ротор. Во многих электродвигателях в качестве ротора используется электромагнит. В двигателе с постоянными магнитами ротор содержит постоянный магнит, а не электромагнит.
Двигатель с постоянными магнитами способен генерировать более высокий крутящий момент по сравнению с асинхронным двигателем. Кроме того, двигатель с постоянными магнитами можно использовать для производства электроэнергии, а не механического движения, особенно в ветроэнергетическом устройстве.
Магниты в двигателе с постоянными магнитами сделаны в основном из неодима и поэтому являются чрезвычайно мощными и долговечными постоянными магнитами. Для выработки электроэнергии ветер вращает турбину, которая затем включает магниты генератора и создает электрический ток. В результате при преобразовании кинетической формы энергии ветра в электрический ток фактически теряется гораздо меньше энергии.
XEMC Darwind производит высокопроизводительные ветряные турбины мощностью в несколько мегаватт на основе технологии генератора с постоянными магнитами с прямым приводом.
Есть еще одно применение магнитов для создания эффективной энергии. Магнитогидродинамическая генерация энергии основана на законе электромагнитной индукции Фарадея. То есть, когда проводящая жидкость, такая как плазма, течет через магнитное поле, ионы будут двигаться в направлении, перпендикулярном как магнитному полю, так и направлению потока, и тогда возникнет электродвижущая сила. На сегодняшний день МГД является наиболее эффективной солнечной электрической технологией.
Слово Magneto Hydro Dynamic (MHD) происходит от Magneto, означающего магнитное поле, Hydro, означающего жидкость, и Dynamics, означающего движение.
Изображенный здесь МГД генерирует электричество непосредственно из тела очень горячего движущегося ионизированного газа без каких-либо механических движущихся частей. Солнечная энергия, сконцентрированная зеркалами и линзами, создает перегретые газы. Из-за более высокой температуры генерируемая солнечная МГД более эффективна, чем другие типы солнечных тепловых технологий, которые работают при гораздо более низкой температуре.
Магнитогидродинамика работает, используя сверхпроводящие магниты для извлечения электричества из перегретого движущегося ионизированного газа. В технологии МГД использование чрезвычайно больших сверхпроводящих постоянных магнитов повышает эффективность.
Первоначально генераторы с постоянными магнитами производят электричество, прикрепляя рукоятку или турбину, которая инициирует его движение. Ручная рукоятка будет использоваться бытовыми генераторами, в то время как турбина нужна генераторам, которые управляют гидроэлектростанциями. Магниты внутри генератора создают магнитное поле, которое активирует электричество в проводнике каждый раз, когда он проходит через него. Последовательное движение проводника создает устойчивый поток электричества.
Тем не менее, как с электромагнитными двигателями, так и с двигателями с постоянными магнитами, для запуска двигателя необходим внешний источник. Концепция вечного магнитного двигателя существует уже давно, но пока этот источник энергии не является жизнеспособным.
Идея магнитных вечных двигателей достаточно проста для понимания. Магнитные вечные двигатели приводятся в движение магнитами, которые заставляют вращаться пластины, и это движение приводит в движение генератор. Он может производить энергию или электроэнергию без необходимости в каком-либо внешнем источнике топлива. Электромагнитное поле, создаваемое расположением магнитов, является основой мощности, и как только генератор заработает, вы получите всю необходимую электроэнергию абсолютно бесплатно. Электрогенераторы, которые вы обычно находите в доме, требуют источника топлива, чтобы они могли производить электричество.
Принцип работы магнитного вечного двигателя заключается в том, что роторы приводятся в движение точно расположенными магнитами, а вращение роторов питает магнитный генератор так же, как ветрогенератор получает энергию от вращающегося ротора. Все эти моторы хоть и называются вечными, но таковыми не являются. Все изнашивается в какой-то момент времени, и магниты в конечном итоге разряжаются. По сути, вечный двигатель — это двигатель, который работает в течение длительного периода времени.
Энергия двигателя с вечным магнитом генерирует энергию из магнитных полей внутри магнитов. Эти поля можно использовать для инициирования силы, которая, в свою очередь, создает движение. Затем это движение может быть использовано для создания энергии.
Генератор с магнитным питанием — это другое название вечного магнитного генератора. Двигатели воспринимают силу, создаваемую полями внутри магнитов, и преобразуют эту силу в электрическую энергию.
Если вы возьмете достаточное количество магнитов и правильно расположите их, они будут отталкиваться друг от друга. Разместив эти магниты в форме круга, вы теоретически создадите колесо, которое будет вращаться, поскольку магнитные поля толкают колесо. Вращение колеса — это то, как двигатель вырабатывает энергию. Поскольку энергии в магнитах хватает на многие годы, колесо может вращаться и продолжать вращаться без необходимости когда-либо останавливаться, таким образом, движение вращающегося колеса создает энергию на многие годы. Это то, что превращает генератор с магнитным питанием в вечный генератор.
Двигатель с вечным магнитом Johnson патент номер 4151431
Невозможно? Возможно, но на эту теорию было выдано несколько патентов, и по мере того, как стоимость энергии продолжает расти, все больше ученых будут искать способы создать рабочий практичный вечный магнитный генератор.
Для получения дополнительной информации:
http://www.levitationfun.com/mfield.pdf
http://www.smma.org/mmpa_pmg-88.pdf
http://askmar.com/Magnets/Modern%20Permanent%20Magnet%20Applications.pdf
http://freeenergynews.com/Directory/Howard_Johnson_Motor/1979Paper/
О Лене
Лен начал работать в аудиовизуальной индустрии в 1975 году и написал статьи для нескольких изданий. Он также пишет редакционные статьи для местной газеты. Сейчас он на пенсии.
Эта статья содержит заявления личного мнения и комментарии, сделанные добросовестно в интересах общественности. Вы должны подтвердить все заявления с производителем, чтобы убедиться в правильности заявлений.
Содержание и мнения в этой статье принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения AltEnergyMag
13.06.12, 09:50 | Солнечный ветер | Обсуждение технологий
Другие статьи о солнечной и ветровой энергии | Истории | Новости
Комментарии (0)Эта запись не имеет комментариев. Будьте первым, кто оставит комментарий ниже.
Опубликовать комментарий
Прежде чем оставлять комментарии, вы должны войти в систему. Войти сейчас.
Рекомендуемый продукт
QuickBOLT — Расширьте спектр своих услуг
Исследуйте новые источники дохода для своего бизнеса по установке солнечных батарей с помощью кровельных креплений QuickBOLT из стали с покрытием из камня, разработанных в сотрудничестве с самими производителями металлических крыш. Эти кровельные крепления SCS подходят для всех профилей металлочерепицы и помогут вам заработать деньги, которые вы упускаете. Благодаря тому, что кровельные крюки QuickBOLT из стали с каменным покрытием не врезаются в кровельный материал, они сохраняют целостность крыши. Устанавливайте легко и уверенно, зная, что ваша крыша защищена от суровых условий, для которых предназначены эти крюки.
Пример Южной Африки
На этой странице
РезюмеВведениеКонфликты интересовСсылкиАвторское правоСтатьи по теме
Магнитные материалы, особенно постоянные магниты, имеют решающее значение для эффективной работы многих технологий возобновляемой энергии. Растущая зависимость от возобновляемых источников энергии ускорила исследования в области технологий, связанных с энергетикой, во всем мире. Использование редкоземельных (РЗ) металлов в постоянных магнитах по-прежнему вызывает большую озабоченность из-за ограниченного предложения РЗЭ в сочетании с сокращением запасов на земном шаре. В этом обзоре основное внимание уделяется тому, как это повлияло на современные магнитные материалы, которые продолжают играть ключевую роль в развитии технологий возобновляемой энергии. Магнитные материалы считаются ключевым фактором промышленной революции 21 века, и участие Южной Африки в этой энергетической парадигме имеет решающее значение для новой промышленной революции на африканском континенте. Подчеркивается ряд возможностей, и дается ясность в отношении нескольких повсеместно распространенных заблуждений и рисков, связанных с сильной зависимостью от одного источника магнитных материалов RE.
1. Введение
В последние годы акцент в развитии технологий сместился в сторону возобновляемых источников энергии как новых источников энергии. Магнитные материалы играют ключевую роль в эффективной работе устройств в широком диапазоне приложений, таких как производство электроэнергии, транспорт, кондиционирование воздуха и телекоммуникации. Стремление к повышению эффективности передачи электроэнергии и замене нефтяного топлива электродвигателями в транспортных технологиях побудило исследователей сосредоточиться на технологиях магнитных материалов [1]. Повышенный спрос на электроэнергию в последние несколько десятилетий потребует в некоторых случаях значительных инвестиций в энергоэффективные методы производства электроэнергии; предпочтение отдается легким устройствам и устройствам меньшего размера, например, в транспорте и ветроэнергетике [1]. Историческая эволюция постоянных магнитных материалов охватывает более 100 лет [1]. Технологии изготовления этих магнитов хорошо известны, а плотность энергии (ключевой показатель качества для постоянных магнитов) была повышена с ∼1 MGOe для сталей, до ∼3 MGOe для гексагональных ферритов и до ∼56 MGOe для неодима. -железо-борные (Nd-Fe-B) магниты в начале 2000-х годов [1]. Потребность в максимальной плотности энергии при различных рабочих температурах привела к исследованиям и разработкам постоянных магнитов (RPM) на основе редкоземельных элементов (РЗМ), обладающих улучшенной температурной стабильностью для применения в электродвигателях [1]. Однако из-за нехватки редкоземельных магнитных металлов, таких как Dy-диспрозий, Pr-празеодим и Sm-самарий, более практичным подходом, который, кажется, получает все большее распространение, является манипуляция со структурой зернограничных фаз и внутренних границ раздела.
, которые позволяют лучше понять соответствующие механизмы принуждения. Другой подход — разработка текстурированных нанокомпозитов, которые могут привести к созданию постоянных магнитов следующего поколения.
Хотя в настоящее время актуальность этого сектора для южноафриканской промышленности может быть невелика, мир движется к более чистым и эффективным источникам энергии. Таким образом, ожидается, что такая потребность вызовет новую промышленную революцию, которая приведет к тому, что специализированные онлайн-отрасли удовлетворят спрос. В 2015 году Стеган опубликовал предупреждающую статью об опасениях по поводу «редкоземельного кризиса» [2]. Это должно было послужить тревожным сигналом для лиц, принимающих решения, о необходимости разработки альтернативных цепочек поставок магнитных материалов на основе ВИЭ по всему миру. Таким образом, в настоящем обзоре делается попытка еще раз подчеркнуть эту необходимость и ознакомить южноафриканских политиков, научное и инженерное сообщество, а также заинтересованные стороны с открывающимися возможностями, которые могут потребовать специального финансирования, особенно в области исследований и разработок. В обзоре представлены общие сведения о магнитных материалах, а также приведены некоторые основные сведения о мировом рынке магнитных материалов. Особое внимание уделяется постоянным магнитам на основе возобновляемых источников энергии как ключевому компоненту промышленной революции 21 века. Автор также намеревается прояснить несколько повсеместно распространенных заблуждений и риски чрезмерной зависимости от одного источника магнитных материалов РЗЭ. Обзор завершается оценкой доступных альтернатив для решения проблемы нехватки и роли, которую Южная Африка может сыграть в этом кризисе редкоземельных элементов.
2. Историческая справка о магнитных материалах
Со временем требования общества стали более высокими, и магнитные материалы стали ключевыми в развитии человеческой цивилизации. Применение магнитных продуктов эволюционировало от простого распределения магнитов в начале 1930-х годов до более продвинутых высокопроизводительных двигателей в современных электромобилях. Доступен ряд магнитных материалов, начиная от недорогих и энергосберегающих ферритов и заканчивая более дорогими и высокопроизводительными материалами RE. Магнитные материалы обычно классифицируют по их магнитным свойствам и использованию. Например, материал, который легко намагничивается и размагничивается, называется магнитомягким материалом, а материал, который трудно размагнитить, называется магнитотвердым (постоянно магнитным) материалом [3].
С 1930-х годов магниты Alnico широко использовались, сначала в военной электронике, а затем в гражданских версиях, таких как автомобильные и авиационные датчики. Разработка магнитов Alnico положила начало новому взгляду на магнитные материалы, когда составные материалы с несколькими фазами обладают превосходными характеристиками по сравнению с отдельными компонентами [4]. Магниты Alnico представляют собой сплавы в основном на основе никеля, кобальта и железа с меньшими количествами алюминия, меди и титана (типичный состав в мас.%: Fe-35; Co-35; Ni-15; Al-7; Cu-4. ; Ti-4) [4]. Они обладают тонкой микроструктурой, состоящей из ферромагнитных частиц микронного или субмикронного размера, диспергированных в слабомагнитной матрице [4]. Свою магнитную силу они получают за счет разделения фаз в сплаве на ферромагнитную богатую FeCo и слабомагнитную богатую NiAl фазы, выделяющиеся из высокотемпературной гомогенной композиции [4]. На сегодняшний день так называемая «9Именно на этом принципе основаны супермагниты 0769 ” [4].
В 1952 году компания Phillips (Эйндховен, Нидерланды) объявила об успешной коммерциализации первых керамических магнитов [5]. Эти сложные оксиды основаны на прототипе состава MO.6Fe 2 O 3 или эквивалентного MFe 12 O 16 , где M представляет собой двухвалентные металлы Ba, Sr или Pb [4]. Наиболее популярными из этих керамических магнитов являются феррит бария или гексаферрит бария (BaFe 12 О 19 ) [4]. Эти магниты имеют коммерческое значение благодаря их низкой стоимости и химической инертности, а также простоте обработки. Они классифицируются как ферримагнетики с ферромагнитной (ФМ) и антиферромагнитной (АФ) связью между атомными моментами, причем магнитная связь зависит от конкретного кристаллографического положения ионов Fe [4]. Однако основным недостатком этих магнитов является снижение значений намагниченности при повышении температуры, хрупкость и низкие значения намагниченности при комнатной температуре [4]. Это компенсируется высокой температурой Кюри T c ∼1223–1248°C (определяется как температура перехода от ферромагнетизма к парамагнетизму), что делает их пригодными для использования в областях материалов спинтроники, аккумуляторных катодов, микроволновой связи, электродвигателей и высокотемпературных T c сверхпроводники [6–9].
В середине 1960-х годов под руководством доктора Карла Дж. Стрната из Лаборатории материалов ВВС США, а затем из Университета Дейтона, штат Огайо, сообщалось о больших магнитных продуктах в интерметаллических соединениях на основе самария-кобальта, обычно 5,1 MGOe. (40,6 кДж/м 3 ), а затем оптимизировали до 18 MGOe (143,2 кДж/м 3 [10]. Это семейство соединений состояло из общей формулы RE(TM) 5 , содержащих редкоземельные металлы Y-иттрий, Ce-церий, Pr -празеодим, Sm-самарий и переходный металл (ТМ) кобальт [4].В 1972 г. дальнейшие исследования привели к открытию нового соединения РЭ 2 (ТМ) 17 так называемого «2–17» соединения [4].0795 3 ) [11]. Магниты SmCo позже были коммерциализированы с типичными энергетическими продуктами в диапазоне 22–32 GMOe (175–255 кДж/м 3 ) в зависимости от состава в сочетании с привлекательной температурой Кюри (∼750°C), что делает их подходящими для высокотемпературных электростанций. температурные приложения [12].
Стремление к магнитам из неодима, железа и бора (Nd 2 Fe 14 B) было результатом повышения стоимости Co в конце 1970-х годов, критического ингредиента магнитов SmCo [4]. Политическая нестабильность в ДРК (бывший Заир: источник 60% мировых поставок Co) в 1919 г. 78 поставили под угрозу глобальные поставки кобальта [4]. В 1982 г. Бюджетное управление США опубликовало вариант стратегической политики по минимизации зависимости США от кобальта и сосредоточению внимания на заменителях кобальта для производства высокоэнергетических магнитов [4]. В середине 1980-х годов новый супермагнит на основе железа Nd 2 Fe 14 B (также известный как «Neo» или 2-14-1 ) был одновременно произведен в General Motors в США с помощью метода быстрого синтеза. и в Sumitomo методом жидкофазного спекания [13–15]. Сегодня коммерческие супермагнетики на основе РЗ интерметаллидов Nd 2 Fe 14 B имеют типичные максимальные энергетические продукты порядка 56MGOe (∼445,7 кДж/м 3 ) с остаточной намагниченностью B r ∼14 кГс (1,4 907Тл) и собственной коэрцитивной силой H 9 0ci ∼10 кЭ (796 кА/м) [16]. Чтобы представить это в перспективе, большинство магнитов, используемых в сувенирах, таких как витрины на холодильниках, обладают типичными энергетическими продуктами <1MGOe (8 кДж / м 3 ) [4].
Хотя эти магниты достигли высоких показателей, они обладают предельной температурой Кюри в диапазоне 300–400°C, а рабочая температура ограничена ~150°C, что связано как с хрупкостью, так и с большой склонностью к коррозии [4]. На рис. 1 показан описанный выше цикл разработки магнитных материалов.
2.1. Мировой рынок постоянных магнитов
В последние годы выбор материала с постоянными магнитами для данного применения в основном основывается на сбалансированном рассмотрении цены и производительности [4]. Цель разработки легких устройств и меньших размеров позволила NdFeB стать предпочтительным магнитом для высокопроизводительных приложений [4]. Здесь следует отметить, что самым быстрорастущим рынком постоянных магнитных материалов являются приложения, связанные с энергетикой [1]. Производство спеченных магнитов NdFeB испытало феноменальный рост с ∼6000 т в 1996 до ∼63 000 тонн в 2008 г., причем основная часть этого количества (∼80 %) производится в Китае [18]. Движущей силой роста спроса на постоянные магниты являются потребительские электронные продукты с высоким энергопотреблением, такие как DVD, iPod, камеры, датчики и мобильные телефоны [1]. Использование высокоэнергетических магнитов позволяет миниатюризировать эти устройства, что резко снижает требования к электрической мощности таких устройств [1]. Существуют также другие приложения, в которых магниты NdFeB использовались в больших количествах, например, в электромобилях/электромобилях (EAV/EV), динамиках, устройствах магнитной сепарации, генераторах ветряных мельниц, магнитно-резонансной томографии (МРТ) и электрических велосипедах [1]. ].
Гексаферритовые магниты имеют наибольшую долю мирового рынка в тоннах, составляя ~85% (по весу) от общего объема продаж в силу их гораздо более низкой цены [1, 4]. Тем не менее, семейство магнитов NdFeB остается предпочтительным постоянным магнитом для высокотехнологичных приложений и составляет более 50% продаж магнитов в долларовом выражении (рис. 2) [19, 20]. Прогноз продаж постоянных магнитов для четырех основных типов магнитов: Alnico, SmCo, феррит и NdFeB показывает квазиэкспоненциальный рост с 1985 до 2020 года, а объем продаж магнитов NdFeB, по прогнозам, к 2020 году превысит 17 миллиардов долларов (рис. 2) [19, 20].
Использование магнитотвердого материала NdFeB дало довольно значительные преимущества в производительности, что позволило разработать высокоэффективные тяговые двигатели, невозможные при использовании других технологий [21]. Однако твердые магниты NdFeB содержат редкоземельный элемент Nd, поступление которого вместе с другими редкоземельными металлами (Sm-самарий, Dy-диспрозий, Gd-гадолиний, Pr-празеодим, Pm-прометий и Er-эрбий) является экологически неустойчивым [21]. . Это привело к резкому росту цен на такие редкоземельные металлы в период 2011–2012 гг. (рис. 3), что вызвало серьезные опасения по поводу их дальнейшего использования в качестве ингредиентов для магнитотвердых материалов [21].
Обсуждение ниже дает представление о текущем состоянии и усилиях, предпринятых до сих пор в поиске альтернативных материалов для замены магнитов RE.
2.2. Магнитные материалы в возобновляемых источниках энергии
Исторически движущей силой разработки постоянных магнитов была необходимость получения продукта с высокой магнитной энергией при меньших объемах магнитов, который можно было бы использовать в ряде технологических приложений, таких как технологии экологически чистой энергии ( генераторы ветряных турбин и гибридные регенеративные двигатели), транспортные компоненты и товары народного потребления [4]. Магнитные материалы играют ключевую роль в современном обществе благодаря их уникальной способности выполнять ряд следующих задач: (i) Преобразовывать механическую энергию в электрическую (ii) Передавать и распределять электроэнергию (iii) Облегчать микроволновую связь (iv) Обеспечивать основу для систем хранения данных
Теоретически сильный постоянный магнит характеризуется большим остаточным магнитным потоком (остаточным или B r ), который необходимо поддерживать в отсутствие магнитного поля в сочетании с большим сопротивлением размагничиванию (коэрцитивной силой H c или собственная коэрцитивная сила i H c ). Магнитные свойства могут быть как внутренними, так и внешними. Собственные магнитные свойства определяются кристаллической структурой и составом материала и в идеале нечувствительны к микроструктуре материала. К таким свойствам относятся намагниченность насыщения, M S и температура магнитного упорядочения, т. е. температура ферромагнита CURIE ( T C ) и антиферромагнитная температура NEEL ( T ) и антиферромагнитная температура NEEL ( T ) и антиферромагнитная температура NEEL ( T ) и антиферромагнетическая температура NEEL ( T ). T c и T N определяют температуры, при которых тепловая энергия окружающей среды становится достаточно большой, чтобы разрушить эффективное магнитное упорядочение. Ключом к высокой производительности постоянных магнитов является то, что все упомянутые выше параметры должны быть нечувствительны к температуре, чтобы сохранить их целостность в условиях эксплуатации с повышенными температурами [4]. Более подходящей является температура Кюри, намного превышающая комнатную, а составляющие материалы должны быть предпочтительно недорогими, простыми в обработке, легкими, нетоксичными и устойчивыми к коррозии [22].
Нет сомнений в том, что политики, ученые и другие заинтересованные стороны во всем мире сосредоточены на снижении зависимости от углеводородных источников энергии в пользу возобновляемых источников энергии [2]. Был назван ряд причин, в том числе волатильность цен на нефть и экономическая уязвимость, опасения по поводу глобального потепления и общая потребность в диверсификации энергетических портфелей [2]. Постоянные магниты находят применение во многих технологиях использования возобновляемых источников энергии и являются ключом к успеху отрасли возобновляемых источников энергии. Проведенная Министерством энергетики США в 2011 г. оценка критичности ВИЭ для применения экологически чистой энергии как в краткосрочном (0–5 лет), так и в среднесрочном (5–15 лет) периодах четко указывает на важность ВИЭ в жизнеобеспечении. технологий возобновляемой энергетики [23]. Несколько избранных РЗЭ, имеющих отношение к настоящему обзору, обобщены в Таблице 1. Редкоземельные элементы (РЗЭ) с наибольшей серьезностью риска поставок считаются критическими, а элементы со средним или низким риском считаются близкими к критическим или некритическими соответственно. .
Согласно статистике Всемирной ассоциации ветроэнергетики (WWEA), ветроэнергетика является самым быстрорастущим сектором в секторе возобновляемых источников энергии [24]. Ожидается, что в 2020 году мощность ветроэнергетики достигнет 1,9 млн МВт. Постоянный магнит является ключевым компонентом конструкции ветрогенераторов, используемых для преобразования механической энергии в электрическую [1]. Конструкция системы привода генератора ветряной турбины (рис. 4) развивалась с годами, чтобы соответствовать более высоким требованиям к большей выработке энергии, надежности и меньшим требованиям к техническому обслуживанию [25]. Постоянные магниты NdFeB позволяют заменить механические редукторы в ветряных турбинах генераторами с постоянными магнитами с прямым приводом (DD), что снижает общий вес турбины, стоимость других компонентов, таких как бетон и сталь, необходимые для поддержки тяжелых редукторов, а также сокращение количества движущихся частей, что в основном позволяет повысить надежность и эффективность [2, 26].
Новая конструкция предлагает такие преимущества, как меньший объем и вес, более высокая эффективность работы, более высокая плотность крутящего момента, простота сборки и обслуживания, а также снижение внутреннего тепловыделения на 50 % [27–29].
С момента изобретения «автомобиля смешанного типа» немецким изобретателем Анри Пипером в 1905 году был достигнут феноменальный прогресс в запатентованной тогда рудиментарной конструкции [1]. Сегодня электрические/гибридные электромобили (EVs/HEVs) вновь появились как реальная альтернатива автомобилям с бензиновым двигателем внутреннего сгорания [1]. Успех электромобилей обусловлен высокоэффективными двигателями с постоянными магнитами, которые используются для привода силовой передачи электромобиля. В 1997, HEV стал мейнстримом с запуском Toyota Prius [21]. Сегодня другие производители автомобилей запустили свои собственные бренды EV / HEV, такие как BMW i3 и Nissan Leaf, благодаря улучшениям, внесенным в технологию за эти годы [21]. Использование магнитотвердого материала NdFeB дает значительные преимущества, что позволило разработать высокоэффективные тяговые двигатели, невозможные при использовании других технологий. Типичный состав магнитов NdFeB, используемых в тяговых двигателях, составляет около Nd 22 9. 0774 Dy 11 Fe 6,5 B 1 Cu 0,1 мас. %, т.е. ∼33 мас. % составляют драгоценные РЗЭ [30].
Магнитокалорический эффект (МКЭ) представляет собой альтернативный метод охлаждения, в котором используется адиабатическая намагниченность [1]. Принцип работы МКЭ основан на концепции изменения температуры подходящего материала при намагничивании или размагничивании [31]. Намагничивание магнитокалорического материала эквивалентно сжатию газа (нагреву), а размагничивание эквивалентно расширению газа (охлаждению) [32]. MCE быстро становится предпочтительным методом охлаждения в будущем благодаря ряду преимуществ по сравнению с методом охлаждения на основе компрессора. Наиболее заметные преимущества охлаждения MCE включают отсутствие вредных газов, создание гораздо меньшего шума и то, что его можно построить более компактно, поскольку рабочий материал является твердым (рис. 5) [1]. Кроме того, было продемонстрировано, что эффективность охлаждения в магнитных холодильниках, содержащих гадолиний (Gd), может достигать 60% от теоретического предела эффективности по сравнению с только ~45% в лучших газокомпрессионных холодильниках [33].
Наконец, использование магнитомягких материалов в трансформаторах для производства электроэнергии и преобразования для электрической сети играет ключевую роль в производстве электроэнергии. Характеристики мягких магнитов зависят от материала, и в них преобладают такие свойства, как низкая коэрцитивная сила и потери в сердечнике, высокая намагниченность насыщения, удельное сопротивление и проницаемость, что делает эти материалы более привлекательными для эффективной передачи и распределения электроэнергии [1]. Предпринимаются усилия по революционному изменению способов подачи энергии путем разработки передовых систем накопления электроэнергии, интеллектуальных средств управления и силовой электроники для преобразования переменного тока в постоянный, называемых «9».0769 интеллектуальные сети, » с использованием ряда передовых материалов и устройств для обеспечения большей эффективности и более доступного и устойчивого использования энергии в долгосрочной перспективе [22, 34].
2.3. Устойчивость поставок постоянных магнитов в 21 веке
Редкоземельные металлы играют ключевую роль в производстве редкоземельных сверхмагнитов благодаря своим превосходным свойствам: от высокой намагниченности, обеспечиваемой кристаллической подрешеткой переходного металла 3d, до чрезвычайно сильного поля магнитокристаллической анизотропии, обеспечиваемого 4f электроны [22]. RE элементы состоят из 17 химических элементов в периодической таблице, а именно, скандий (Sc), иттрий (Y) и 15 лантаноидов. Лантаниды относятся к категории легких РЗЭ, состоящих из элементов с атомным номером 9.0769 Z = 57 (лантан, La) до 61 (прометий, Pm), средние редкоземельные элементы в диапазоне от Z = 62 (самарий, Sm) до Z = 64 (гадолиний, Gd), и, наконец, тяжелые редкоземельные элементы включают от Z = 65 (тербий, Tb) до Z = 71 (лютеций, Lu) [4]. Элементами, которые являются ключевыми для производства постоянных магнитов, являются Pr-празеодим ( Z = 59), Nd-неодим ( Z = 60), Sm-самарий ( Z = 62) и Gd-гадолиний. ( Z = 64) для специальных применений и чрезвычайно важными РЗЭ являются Tb-тербий ( Z = 65) и Dy-диспрозий ( Z = 66) [4]. Интересно отметить, что самые редкие элементы в земной коре не являются особенно редкими элементами. Например, церий, входящий в состав РЗЭ, является 25-м наиболее распространенным элементом из 78 распространенных элементов в земной коре (∼60 ч/млн), а элементы тулий и лютеций являются наименее распространенными РЗЭ (∼0,5 ч/млн), но еще более многочисленны, чем драгоценные металлы, такие как золото и платина [1]. Следует отметить, что столетие назад редкоземельные элементы относились к редким в основном из-за их редкости, а в настоящее время редкость относится скорее к сложности выделения отдельных элементов из их руд из-за их чрезвычайно близких физико-химических свойств [2]. Более того, глобальное распределение редкоземельных элементов неравномерно, так как основные мировые геологические ресурсы поступают из нескольких источников (таблица 2 и рисунок 6) [4].
Недавний анализ, проведенный Геологической службой США, показывает, что Китай владеет примерно 39 процентами общих мировых запасов ВИЭ, составляющих 55 000 000 тонн, а остальные распределяются следующим образом: Бразилия (22 000 000 тонн), Содружество Независимых Государств (СНГ) ( 19 000 000 т), США (13 000 000 т), Индии (3 100 000 т) и Австралии (2 100 000 т), а остальные 25 800 000 т распределены между более мелкими запасами в Малайзии, Вьетнаме и других странах [36, 37]. Мировое производство ВЭ составляет около 110 000 тонн в год, из которых Китай поставляет 90 процентов, а остальные 10 процентов распределены между более мелкими поставщиками следующим образом: США (∼4000 тонн в год), Индия (∼2900 тонн в год), Россия (∼2400 тонн в год) и Австралия (∼2000 тонн в год) с меньшими объемами из Бразилии, Малайзии и Вьетнам [36, 37]. В настоящее время Китай является единственной страной в мире, способной перерабатывать тяжелые ВИЭ с интегрированной цепочкой поставок, разработанной за последние несколько десятилетий [38]. В 1995 году китайский консорциум приобрел подразделение General Motors Magnequench-Delco Remy, созданное в 1986 году для коммерциализации Nd 9.0773 2 Fe 14 B магнитные материалы [39]. За этим последовал массовый отток мощностей по производству магнитов из ВИЭ из США в Китай и впоследствии эффективная «утечка мозгов» инженеров и ученых [4].
По оценкам, в 2010 году глобальная индустрия ВИЭ стоила 1,3 миллиарда долларов, в то время как отрасли конечных пользователей, нуждающиеся в ВИЭ, в том же году стоили около 4,8 триллиона долларов [40]. Это побудило китайское правительство ограничить мировой экспорт возобновляемых источников энергии, чтобы привлечь больше отраслей обрабатывающей промышленности конечного использования для работы в Китае [40]. Это спровоцировало так называемый редкоземельный кризис в конце 2000-х годов. В 2011 году США, ЕС и Япония подали в ВТО жалобу на Китай, в отношении которого было установлено, что Китай нарушил закон о международной торговле, ограничив зарубежные продажи ВЭ [41].
Хотя ожидается, что с годами кризис ВИЭ утихнет, поставки ВИЭ для высокопроизводительных приложений останутся стратегически важными. Из-за высокого спроса на передовые постоянные магниты для питания высокотехнологичных технологий наблюдается явный сдвиг в парадигмах будущего проектирования в сторону низкого или нулевого содержания РЗЭ [4]. Однако полная замена РЗЭ на постоянные магниты оказалась проблематичной, и производители и ученые больше сосредоточены на снижении содержания РЗЭ [2]. Напротив, полное устранение возобновляемых источников энергии в возобновляемых технологиях — это длительный процесс, который легко может занять десятилетие, прежде чем будет реализована полная замена.
В последние годы переоценка шахт за пределами Китая заняла центральное место. При преобладающих в настоящее время привлекательных ценах на ВИЭ открытие шахт снова стало привлекательным [2]. Одним из таких рудников является рудник Steenkampskraal в Южной Африке, который был введен в эксплуатацию в конце 1950-х годов и в основном производил торий из руды, содержащей редкоземельные элементы [2, 42]. Шахта в настоящее время переоборудуется в шахту по добыче ВИЭ, а в 2014 г. сообщалось, что пилотная установка по добыче ВИЭ была предварительно успешной [42]. Тем не менее, Министерство энергетики США прогнозирует, что увеличение спроса на поставки возобновляемых источников энергии в достаточных количествах потребуется, чтобы компенсировать сильную зависимость от китайских шахт [23]. В своем обзоре 2013 года Геологическая служба США представила дополнительные исследования запасов возобновляемых источников энергии на африканском континенте, которые включают Мозамбик, Малави, Мадагаскар, Южную Африку и Танзанию [35].
2.4. Инновации в области альтернативных материалов с постоянными магнитами
Несомненно, использование редкоземельных металлов Nd и Dy обеспечивает высокое максимальное энергетическое произведение, стойкость к размагничиванию и высокотемпературную стабильность в (Nd,Dy) 2 (Fe,Co) 14 B магнитов по сравнению с другими магнитными материалами [2, 21]. Максимальное энергетическое произведение определяется как мера магнитной энергии, которая может храниться в единице объема магнитным материалом. Математически это можно выразить как произведение плотности остаточного магнитного потока (степень намагниченности, M ) и его коэрцитивная сила (способность сопротивляться размагничиванию после намагничивания, H ) [21]. Было продемонстрировано, что магниты NdFeB позволяют генерировать очень сильное магнитное поле в очень небольшом объеме. Чтобы представить это в перспективе, требуется примерно в пять раз меньше площади поперечного сечения NdFeB для создания того же магнитного поля, что и электромагнитная катушка [21]. Кроме того, электромагнитная катушка дает больше потерь в обмотке, возникающих из-за электрического сопротивления проводника [21].
Хотя магнитные материалы RE предлагают ряд преимуществ, было продемонстрировано, что их замена действительно предлагает некоторую привлекательность с точки зрения стоимости, воздействия на окружающую среду и некоторых аспектов производительности [21]. Во всем мире растет озабоченность по поводу безопасности поставок возобновляемых источников энергии, критически важных для производства магнитов NdFeB [43]. Однако следует отметить, что отказ от возобновляемых источников энергии может также привести к увеличению затрат на замещающие металлы, что может легко свести на нет любые преимущества отказа от возобновляемых источников энергии [21]. Изучается ряд подходов к разработке новых магнитных сплавов, не содержащих RE, и концепций обработки для проектирования структур, которые могут соответствовать магнитным свойствам постоянных магнитов NdFeB.
Hitachi Metals разработала процесс, который включает диффузию диспрозия (Dy) в магнитные материалы в отличие от прямого сплавления [44]. Это эффективно снижает количество Dy, необходимого в магнитных изделиях. Имеются сообщения о технологиях, основанных на уменьшении размера до нанодиапазона для увеличения максимального энергетического продукта [45]. Инженеры-конструкторы также использовали компьютерное моделирование для оптимизации геометрии электрических машин, что, в свою очередь, максимизирует выходную мощность при сохранении низкого количества необходимых RE [44].
Наконец, было продемонстрировано, что при обработке спеченных магнитов образуется около 25% лома, и огромное количество этих отходов выбрасывается без попытки переработки [46]. Нынешние высокие цены на возобновляемые магниты вынудили производителей задуматься о переработке, и предпринимаются попытки разработать технологии, эффективные для производства не только возобновляемых магнитов из лома, но и вышедших из употребления магнитов из старых устройств. Существует два метода, которые были разработаны для получения порошков из спеченных магнитов из отходов NdFeB, а именно: процесс водородной декрепитации (HD) и процесс водородной десорбции-рекомбинации (HDDR) [18, 47, 48]. Однако основным недостатком является разработка анизотропных спеченных магнитов с высокой коэрцитивной силой. Кроме того, сильно окисленные фазы, богатые неодимом, полученные в процессе переработки, плохо подходят для производства полностью уплотненных магнитов NdFeB без какой-либо формы смешивания с более чистыми фазами [49]. ]. В 2003 году Кавасаки и соавт. сообщили, что спеченные магниты были успешно воспроизведены путем смешивания струйно-измельченного NdFeB с бинарным сплавом Nd 80 Fe 20 [50]. Закотник и др. [51] добавили 1,0 вес.% Nd к переработанным порошкам NdFeB, измельченным в струйной мельнице, что было достаточно для восстановления магнитных свойств с помощью метода водородной декрепитации (HD). Ли и др. смешанные переработанные размолотые магниты NdFeB с 24 мас.% Nd 22 PrFe 14 B порошок, восстановленный B R до 99,2 PCT, I H C до 105.65 PCT и ( BH ) . и ( BH ) . и ( BH ) . и ( BH ) . В двух отдельных исследованиях было предложено использование соли DyF 3 для получения оболочки (Nd,Dy) 2 Fe 14 B на поверхности рециклированных порошков [53, 54]. Недавно Сепехри-Амин и соавт.
[49] сообщили о переработанном магните с номинальным составом Nd 21,63 Pr 6,43 Dy 3.42 Fe 64.75 Ga 0.1 Zr 0.11 Al 0.28 Co 1.74 Cu 0.32 B 0.97 C 0.12 O 0.13 wt.% produced through a grain boundary modifier Nd 2 Fe 14 B в виде порошка. Сообщалось, что магнитные свойства переработанного магнита превосходят свойства коммерческого спеченного магнита марки NMX-43SH. Это было связано с образованием отчетливой зернограничной фазы и обогащением Dy на ~ 0,8% в оболочке Nd 9.0773 2 Fe 14 B зерна [49]. Во всех этих исследованиях становится ясно, что выбор состава весьма важен для восстановления сравнимых магнитотвердых свойств.
3. Перспективы
Нет сомнений в том, что спрос на постоянные магниты из вторичного сырья растет, и существует ряд аргументов в пользу того, что магниты из вторичного сырья могут не предлагать наилучшее долгосрочное решение из-за высокой стоимости и рисков, связанных с поставка критических редкоземельных элементов (РЗЭ), используемых в постоянных магнитах. Более того, некоторые исследователи указали, что влияние постоянных магнитов в двигателях может быть источником неэффективности. Тем не менее, по мнению автора, в краткосрочной и среднесрочной перспективе существуют возможности для развития цепочки поставок магнитов из вторичного сырья в Южной Африке при условии, что более крупные игроки не будут прибегать к хищническому ценовому поведению, чтобы отпугнуть новых игроков, как это было в 2011–2012 годах. период. Кроме того, южноафриканским высшим учебным заведениям необходимо усилить свою поддержку, разработав специализированную подготовку для инженеров и технологов в области магнитных материалов, включая их исследования и разработки. Действительно, во всем мире существует острая нехватка специалистов в этой области. Исследовательский потенциал должен быть направлен на поиск альтернативных магнитотвердых материалов, содержащих мало или совсем не содержащих РЗЭ, разработку альтернативных технологий и разработку технологий переработки. Благодаря таким инициативам некоторые производители автомобилей, такие как Renault и Tesla, успешно разработали технологии фазных роторов и асинхронных двигателей, соответственно, в своем стремлении найти альтернативы постоянным магнитам RE.
В долгосрочной перспективе действительно существует потенциал полной замены магнитов RE на недорогие ферриты с еще более высоким тяговым усилием. Это просто вопрос времени и вложения достаточного финансирования для достижения уровня зрелости дизайна, соответствующего поставленным целям производительности. В заключение следует отметить, что Южная Африка может воспользоваться этой возможностью, сотрудничая со знающими организациями, чтобы создать в Африке нишевую отрасль 21 века.
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Ссылки
O. Gutfleisch, M.A. Willard, E. Brück, C.H. Chen, S.G. Sankar и J.P. Liu, «Магнитные материалы и устройства для 21-го века: прочнее, легче и энергоэффективнее», Advanced Материалы , вып. 23, нет. 7, стр. 821–842, 2011.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
К. С. Стеген, «Тяжелые редкоземельные металлы, постоянные магниты и возобновляемые источники энергии: неизбежный кризис», Энергетическая политика , том.
79, стр. 1–8, 2015 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
И. Р. Харрис и А. Дж. Уильямс, Материаловедение и инженерия , том. II, EOLSS, Оксфорд, Великобритания, 2000.
Л. Х. Льюис и Ф. Хименес-Вильякорта, «Перспективы использования постоянных магнитных материалов для преобразования энергии и производства электроэнергии», Metallurgical and Materials Transactions A , vol. 44А, нет. S1, стр. S2–S20, 2013.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж. Вент, Г. В. Ратенау, Э. В. Гортер и Г. В. ван Остерхаут, «Гексагональные соединения оксида железа как материалы с постоянными магнитами», Physical Review , vol. 86, нет. 3, стр. 424-425, 1952.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж.
Гуденаф, Магнетизм и химическая связь, Межнаучные монографии по химии: раздел неорганической химии , Interscience, Женева, Швейцария, 1963.
А. Манн, «Все еще в ожидании: четверть века спустя после открытия высокотемпературной сверхпроводимости все еще ведутся жаркие споры о том, как она работает», Nature , том. 475, нет. 7356, стр. 280–282, 2011.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж. Хебер, «Материаловедение: введите оксиды», Nature News , vol. 459, нет. 7243, стр. 28–30, 2009 г..
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
С. А. Вольф, «Спинтроника: видение электроники на основе спина в будущем», Science , vol. 294, нет. 5546, стр. 1488–1495, 2001.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
К.
Стрнат, Г. Хоффер, Дж. Олсон, В. Остертаг и Дж. Дж. Беккер, «Семейство новых материалов для постоянных магнитов на основе кобальта», Journal of Applied Physics , vol. 38, нет. 3, стр. 1001-1002, 1967.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
К. Стрнат, «Магнитно-твердые свойства сплавов редкоземельных металлов с переходными металлами», IEEE Transactions on Magnetics , vol. 8, нет. 3, стр. 511–516, 1972.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж. Чжоу, Р. Скомски, К. Чен, Г. К. Хаджипанайис и Д. Дж. Селлмайер, «Высокотемпературные постоянные магниты Sm–Co–Cu–Ti», Applied Physics Letters , том. 77, нет. 10, стр. 1514–1516, 2000.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж.
Кроат, «Соединенные магниты из редкоземельного железа и железа», 1986 г., патент США 41 A.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Й. Мацуура, «Процесс производства постоянных магнитов». », 1986, патент США 4597938.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Н. К. Кун, «Магнитотвердые сплавы переходного металла и лантанидов», 1983, US Patent 4402770.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
JMD Coey, Magnetism and Magnetic Materials: Principles and Applications , Cambridge University Press, New York, NY, USA, 2013: ISBN. 978-0521816144.
O. Gutfleisch, «Управление свойствами постоянных магнитных материалов с высокой плотностью энергии с помощью различных способов обработки», Journal of Physics D: Applied Physics , vol.
33, нет. 17, стр. R157–R172, 2000.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
O. Gutfleisch, K. Güth, T.G. Woodcock и L. Schultz, «Переработка использованных спеченных магнитов Nd-Fe-B с использованием водородного способа для производства анизотропного связанного магнита на основе смолы», Advanced Energy Materials , том. 3, стр. 151–155, 2013 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Arnold Magnetic Technologies, http://www.arnold Magnetics.com/.
M. Humphries, Редкоземельные элементы: Отчет Исследовательской службы Конгресса по глобальной цепочке поставок 7-5700 , 2013 г., http://www.crs.gov.pp.R41347.
Дж. Д. Видмер, Р. Мартин и М. Кимиабейги, «Тяговые двигатели электромобилей без редкоземельных магнитов», Устойчивые материалы и технологии , том.
3, стр. 7–13, 2015 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Litos Strategic Communication по контракту с Министерством энергетики DE-AC26-04NT41817. Интеллектуальная сеть: введение, http://www.oe.energy.gov/DocumentsandMedia/DOE_SG_Book_Single_Pages(1).pdf.
Министерство энергетики США (US DOE), Critical Materials Strategy , Министерство энергетики США, Вашингтон, округ Колумбия, США, 2011 г., http://energy.gov/sites/prod/files/DOE_CMS2011_FINAL_Full.pdf.
Всемирная ассоциация ветроэнергетики, http://www.windea.rg, отчет за март 2010 г.
Clipper Windpower, http://www.clipperwind.com/pdf/liberty_brochure.pdf.
Р. Клейн, «Материалы и энергия: история взаимосвязей. Потребность в материалах для новых энергетических технологий, емкость ресурсов и взаимосвязанный поток материалов», докторская диссертация, Лейденский университет, Нидерланды, 2012 г.
, https://openaccess.leidenuniv.nl/handle/1887/19740.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
С. Макареми, Дизайнерский подход Clipper к повышению надежности , Clipper Windpower, Inc, Cedar Rapids, IA, USA, 2007.
By В. Джон, Дж. Линч, П. Маттила, Г. Нортон и Дж. Стоуэлл, Отчет об исследовании альтернативной конструкции силовой установки Northern Power Systems Wind PACT (2005 г.) , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Голден, Колорадо, США, 2005 г. , http://www.nrel.gov/docs/fy05osti/35524.pdf.E. De Vries, Danes Hail Lidar Breakthrough in Wind , Renewable Energy World Int. Журнал, 2010 г., https://www.renewableenergyworld.com/articles/2010/03/danes-hail-lidar-breakthrough-in-wind.html.
К. Хоно и Х. Сепехри-Амин, «Стратегия для высококоэрцитивных магнитов Nd-Fe-B», Scripta Materialia , vol.
67, стр. 530–536, 2012.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Toyota Motor Corporation, Отдел по связям с общественностью, «Toyota Hybrid System» , Toyota Motor Corporation, Япония, 2003 г.
Х. К. Сингал, А. Махаджан и Р. Сингх, «Магнитное охлаждение — обзор — благо для будущих поколений, International Journal of Machine Engineering , vol. 3, нет. 5, стр. 46–52, 2016 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
C. Зимм, А. Ястраб, А. Штернберг и др., «Описание и характеристики магнитного холодильника с температурой, близкой к комнатной», Достижения в области криогенной техники , том. 43, стр. 1759–1766, 1998.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Министерство энергетики США, Grid 2030-A National Vision for Electricity Second 100 Years , Министерство энергетики США, США, 2003 г.
, Управление по передаче и распределению электроэнергии.
USGS (Геологическая служба США), Ежегодник полезных ископаемых за 2011 год: редкие земли , Министерство внутренних дел США, Рестон, Вирджиния, США, 2013 г., http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths /.
USGS (Геологическая служба США), Редкоземельные элементы – жизненно важные для современных технологий и образа жизни. Информационный бюллетень 2014-3078 , Министерство внутренних дел США, Рестон, Вирджиния, США, 2014 г., http://pubs.usgs.gov/fs/2014/3078/.
USGS (Геологическая служба США), Mineral Commodity Summarys 2014 , Министерство внутренних дел США, Рестон, Вирджиния, США, 2014 г., http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths/ mcs-2014-raree.pdf.
Дж. Лифтон, «Откуда будут поступать некитайские тяжелые редкоземельные элементы и кто их будет покупать?» News Analysis, Rare Earths , 2012.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Neo Materials Technologies, http://www.magnequench.com.
Дж. Симэн, Редкоземельные материалы и чистая энергия: анализ преимуществ Китая. Рабочий документ IFRI , Французский институт международных отношений, Париж, Франция, 2010 г., http://www.ifri.org/downloads/noteenergieseaman.pdf.
D. Jolly, Экспортные ограничения Китая на металлы нарушают закон о глобальной торговле, панель считает , The New York Times, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, http://nytimes.com/2014/03/27/business /Международный.
GWMG (Great Western Minerals Group), Great Western Minerals успешно производит карбонаты редкоземельных элементов на мини-пилотной установке , GWMG (Great Western Minerals Group), Саскатун, Канада, 2014 г., http://www.gwmg. ca/инвесторы/новости.
К. Бурзак, Редкоземельный кризис.
MIT Technology Review , том. 114, нет. 3, 2011 г., http://www.technologyreview.com/featuredstory/423730/the-rare-earth-crisis/.
R. Gehm, Hitachi Metals уменьшает содержание редкоземельного диспрозия в магнитах электродвигателей , SAE International, Питтсбург, Пенсильвания, США, 2013 г., http://articles.sae.org/11988.
S. Kozawa, Тенденции и проблемы в исследованиях постоянных магнитов для двигателей – решение проблемы дефицита редкоземельных элементов , 2010 г., Центр прогнозирования науки и технологий NISTEP, http://data.nistep.go.jp/dspace/bitstream/11035/2854/1/NISTEP-STT038-40.pdf.
К. Миура, М. Ито и К. И. Мачида, «Характеристики извлечения и извлечения элемента Fe из лома порошка спеченного магнита Nd-Fe-B путем карбонилирования», Journal of Alloys and Compounds , vol. 466, нет. 1–2, стр. 228–232, 2008 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Э.
А. Периго, С. К. да Силва, Р. В. Мартин, Х. Такииши и Ф. Дж. Г. Ландграф, «Свойства гидрогенизации-диспропорционирования-десорбции-рекомбинации порошков NdFeB, полученных из переработанных спеченных магнитов», Журнал прикладной физики , том. 111, нет. 7, ID статьи 07A725, 2012 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Р. С. Шеридан, Р. Силлитоу, М. Закотник, И. Р. Харрис и А. Дж. Уильямс, «Анизотропный порошок из спеченных магнитов NdFeB по маршруту обработки HDDR», Journal of Magnetism and Magnetic Materials , vol. 324, стр. 63–67, 2012 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Х. Сепехри-Амин, Т. Окубо, М. Закотник и др., «Микроструктура и магнитные свойства переработанных спеченных магнитов Nd-Fe-B, модифицированных границами зерен», Journal of Alloys and Compounds , vol.
694, стр. 175–184, 2017.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Т. Кавасаки, М. Ито и К. Мачида, «Воспроизведение лома спеченных магнитов Nd-Fe-B с использованием метода смешивания бинарных сплавов», Materials Transactions , vol. 44, нет. 9, стр. 1682–1685, 2003.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
М. Закотник, И. Р. Харрис и А. Дж. Уильямс, «Многократная переработка спеченных магнитов типа NdFeB», Journal of Alloys and Compounds , vol. 469, нет. 1–2, стр. 314–321, 2009 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
X. T. Li, M. Yue, W. Q. Liu et al., «Крупносерийная переработка отходов магнитов Nd–Fe–B для производства спеченных магнитов с улучшенными магнитными свойствами», Journal of Alloys and Compounds , vol.
649, стр. 656–660, 2015.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
T. S. Jang, D. H. Lee, A. S. Kim, S. Namgung, H. W. Kwon и D. H. Hwang, «Восстановление высокой коэрцитивной силы порошков, полученных путем дробления отходов спеченных магнитов Nd–Fe–B», Physica Status Solidi (A) , vol. 201, нет. 8, стр. 1794–1797, 2004.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
HW Kwon, IC Jeong, AS Kim и др., «Восстановление коэрцитивной силы в измельченном магнитном порошке Nd-Fe-B», Journal of Magnetism and Magnetic Materials , vol. 304, нет. 1, стр. e219–e221, 2006 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Авторские права
Авторские права © 2018 Уоллес Матизамхука.