جودة مغناطيسات النيوديميوم الصناعية & النيوديميوم الدائم مغناطيسات الصانع

الإمدادات لهذا المشروع سوف تحتاج إلى المواد والأدوات التالية: محرك توليد للسيارات 12 فولت مغناطيسات النيوديميوم الأسلاك ذات الحجم العاشر رباطات الرصاصات 4 ملم عصا معدنية، قرص معدني و طبل حسب الطلب بنيت الدوار. الوصول إلى آلة الدوارة قناة الحفر طاحونة زاوية قطع الحفر أدوات لحام أدوات يدوية مصباح 12 فولت جهاز تحكم سرعة بدون فرشاة صمغ فائق الخ. الخطوة الأولى: تفكيك المحول لهذا التحويل لدينا محول سيارة 12 فولتهذه المحولات تحوّل الطاقة الميكانيكية لمحرك الاحتراق الداخلي إلى شحن البطارية كما أنها تشغل المكونات الكهربائية الداخليةحقيقة أنها مربوطة بمصاص الوقود تجعل تصميم هذه المحولات مبرراً، غير فعالة ولكنها قوية، أعني من يهتم بالكفاءة عندما يكون لديك الكثير من الطاقة لتفقدها.معظم المحولات لديها طبقات ستاتور سميكة مثل هذه مما يؤدي إلى التيارات الدوامية المفرطة مما يؤدي إلى كفاءة أقلحسناً، لا يمكننا تغيير أي شيء عن الستاتور لأن الوحدة بأكملها مبنية حول ذلكولكن إذا نظرنا إلى الداخل هناك مجموعة من التغييرات التي يمكننا القيام بها لجعل هذا الشيء مفيد. ربما تتساءل لماذا استخدموا ثلاثة مكونات غير فعالة إذا كان بإمكانهم توليد طاقة أكبر فقط باستخدام دوار مغناطيس دائملا يمكننا التحكم به ، لكننا نحتاج إلى توليد جهد ثابت وإلا سينتهي بنا المطاف بتفجير كل شيءالآن هذا يتم به باستخدام جهاز تنظيم يقلل من الجهد المطبق عبر لفائف الدوار من خلال زوج من فرشاة الكربونسبب آخر لهذا هو حقيقة أن المغناطيس الدائم سوف تفقد قوتها تحت درجات الحرارة هذه المحولات تعمل عادةمما يجعلهم أغلى وأقل موثوقية والتي بالتأكيد شركات السيارات لا تريد. الخطوة الثانية: صنع الدوار المغناطيسي الدائم وبما أن كل شيء منفصل، أخذنا الأبعاد مثل قطر الدوار وارتفاع ملفات الستاتور لتحديد حجم المغناطيسات التي سنحتاجها.لحسن الحظ مغناطيسات النيوديميوم التي نحتاجها كانت نفسها تماماً التي تستخدم في محرك محور بدون فرش في هوبوردلدينا حفنة منها مستلقية حولها لذلك صبنا واحدة من المحاور مع رقيقة للسماح للصمغ لتهدأ، وهذا سوف يساعدنا في وقت لاحق لإنقاذ المغناطيس. بمجرد أن نهتم بتصميم الدوار قمنا بتعديل عملية التصنيع وها هي، عمل جيدلدينا عمود 17 ملم حيث يتم لحام الصفيحة والطبل ثم تصنيعها إلى الحجم المطلوبلدينا طوقات 3 ملم على طرفي الطبل التي ستساعدنا لاحقاً على تحديد المغناطيسات عمودياً على الطبللخفض الوزن أكثر قمنا بحفر ستة ثقوب على لوحة وجه الدوار. الخطوة الثالثة: استخراج مغناطيسات النيوديميوم لحسن الحظ مغناطيسات النيوديميوم التي نحتاجها كانت بالضبط نفسها التي تستخدم في محرك محور بدون فرشاة في هوبوردلدينا مجموعة منها مستلقية حولها لذلك صبنا واحدة من المحاور مع الرقيقة للسماح للصمغ أن يمر، هذا سيساعدنا في وقت لاحق لإنقاذ المغناطيس. لاحقاً انتجنا المغناطيسات، نحتاج إلى 24 منها. الآن، إذا لاحظتم، الدوار الأساسي لديه 12 قطب متناوب. الخطوة الرابعة: إنهاء الدوار الآن إذا لاحظتم، الدوار الأساسي له 12 قطب متناوب. سنقوم بنفس الشيء مع هذه المغناطيسات ولكن في أزواج حتى نغطي أقصى مساحة ممكنة على الدواربدأنا بتمسك المغناطيسات عن طريق الفاصل بينها باستخدام مفاصيلنا المطبوعة ثلاثياًلاحقاً نقوم بتلصق المغناطيسات المتبقية بحيث يكون لدينا نفس القطبين على زوج ويتناوب الزوج التالي. الدوار سوف يدور بسرعة 3 إلى 4000 دورة في الدقيقة لذا ترك المغناطيسات فقط مع الغراء هناك وصفة لكارثةالمشروع الذي لا ينتهي أبدا على أي حال نحن نطبق طبقتين من الخيطالمكون الصحيح هنا هو ألياف الكربون لكننا لم نتمكن من الحصول على ذلك لذا نضمن لكلاحقاً وضعنا غراءً فائقًا على المنطقة لتجعلها أقوى وتلتصق بالمكان. الخطوة الخامسة: جمع كل شيء مرة أخرى الخطوة 6: النتائج لاختبار كمية الطاقة التي يمكن أن تولد قمنا بتثبيت المولد على العصاتدوير الدوار بيدي العارية هو عديم الفائدة تقريبا لأن هذا الدوار الدائم لديه الكثير من cogging ونحن بالكاد الحصول على أي مخرجلذا استخدمنا مفتاح الاصطدام واستغرق حوالي 1200 دورة في الدقيقة لإشعال مصباح 12 فولت. عادةً ما تدور توربينات الرياح بمعدل 700 دورة في الدقيقة و حتى لو استخدمنا التروس المتقدمة، أشك أنها ستدير الدوار بسرعة كافية لإنتاج كمية معقولة من الطاقة.هذا يمكن حلها باستخدام محول 24 فولت وبطريقة ما تقلل من تأثير التشنج ولكن هذا هو موضوع لمشروع آخر فيديو. إذا كان هذا التوليد يحتاج للدوران بهذه السرعة، فقط لإنتاج 12 فولت تخيل ما الذي سيفعله إذا قمنا بتشغيل هذا الشيء على 42 فولت.لا مشكلة إذا لم يكن مولد جيد عند سرعة بطيئةويمكن أن يكون محركاً قوياً بدون فرشاة، لذا فإن الدفاعة التي ترونها هنا، قطرها 24 بوصة وارتفاعها 12 بوصة لقد قمنا بتشغيل المحرك باستخدام بطارية ذات 10 خلايا تبلغ 42 فولت لذا كنا نتوقع حوالي 4400 دورة في الدقيقة ولكن لمفاجأتنا وصلنا إلى 3300 دورة في الدقيقةالدوار يستهلك 350 واط من الطاقة بدون تحميل وهذا يشير بوضوح إلى أن هناك شيء خاطئ هناكهذا الكثير من الطاقة لتشغيل المولد بدون حمولة كما نفس الإعداد مع المروحة مثبتة فقط أضاف 600 واط من الطاقةوالشيء الجيد هو أنه مع الدعم على المولد حقق تقريبا نفس السرعةبالمقارنة مع محرك البنزين هذا الشيء قدمت قوة فورية انها المرة الاولى التي نقوم فيها بتحويل مولد السيارة الى شيء أكثر فائدة بالنسبة لنا لذا يجب ان نسميه نجاح We will try to find out the reason why is drawing so much power without load as everything is running smoothly without any excessive viberation and this issue might be related to the width of the magnet poles on the rotor. نحن مهتمون بمعرفة ما إذا كان مولد السيارة يمكن أن يكون محركًا قويًا بدون فرشاة ولذلك سنكتشف ذلك من خلال تحويل دراجتنا إلى كهربائية.

تطبيق مغناطيسات NdFeB في الطائرات بدون طيار   تطبيق مغناطيسات NdFeB في مجال الطائرات بدون طيار ينعكس بشكل رئيسي في خصائصها كمواد مغناطيس دائمة عالية الأداء.هذه الخصائص تجعل مغناطيسات NdFeB جزءا هاما من محركات الطائرات بدون طيار والمعدات ذات الصلةعلى وجه التحديد ، تستخدم مغناطيسات NdFeB على نطاق واسع في المحركات غير المفرشة للطائرات بدون طيار بسبب حجمها الصغير ووزنها الخفيف وخصائصها المغناطيسية القوية. بالمقارنة مع المحركات المفرشة ،المحركات بدون فرشاة لها مزايا الاحتكاك الأصغر وخسائر أقل، إنتاج الحرارة المنخفضة، عمر خدمة طويل، وضوضاء منخفضة. مغناطيسات NdFeB هي جزء لا غنى عنه من هذا المحرك. في تطبيق الطائرات بدون طيار ، لا تستخدم مغناطيسات NdFeB فقط في المحركات الخالية من الفرشاة ولكن أيضًا في العديد من الجوانب مثل محركات المروحة ، وأجهزة الاستشعار ، وأجهزة الشبكة والامتصاص ، وخطوط التوجيه ،وأنظمة التوجيههذه التطبيقات تظهر الدور الرئيسي لمغناطيس NdFeB في تحسين أداء الطائرات بدون طيارمثل زيادة قدرة الحمل ووقت الطيران عن طريق تقليل وزن المحرك وتحسين الأداء العام للطائرات بدون طيار عن طريق تحسين تصميم المحرك.     تستخدم مغناطيسات الحديد البورون (النيوديميوم الحديد البورون) على نطاق واسع في مختلف مكونات الطائرات بدون طيار بسبب قوتها المغناطيسية العالية وحجمها المدمج وكفاءتها العالية.هنا بعض التطبيقات الرئيسية لمغناطيسات NdFeB في تكنولوجيا الطائرات بدون طيار: محرك طائرة بدون طيار مغناطيسات NdFeB حاسمة للمحركات التي تعمل بمروحيات الطائرات بدون طيار. المحركات المزامنة المغناطيسية الدائمة (PMSM) المستخدمة في الطائرات بدون طيار تحتوي على مغناطيسات NdFeB مضمنة في دواراتها.هذه المغناطيسات تخلق مجال مغناطيسي يسمح للمحرك بتحويل الطاقة الكهربائية بكفاءة إلى قوة ميكانيكية لدفع الطائرة بدون طيار. جهاز استشعار الطائرات بدون طيار تستخدم مغناطيسات NdFeB في أجهزة استشعار مختلفة تراقب وتسيطر على حركة الطائرات بدون طيار. تعتمد أجهزة استشعار الحركة على مغناطيسات NdFeB للكشف بدقة عن السرعة والموقف والمسافة.يتم استخدام الجهد هول التي تولدها كثافة التدفق المغناطيسي كمخرج للمستشعر. معدات الطائرات بدون طيار بعض الطائرات بدون طيار مجهزة بمقبضات مغناطيسية تستخدم مغناطيسات NdFeB لالتقاط الأشياء والتلاعب بها.هذه المقبضات لديها أسطح مغناطيسية مسطحة يمكنها رفع المواد المغناطيسية الحديدية دون الحاجة إلى أصابع روبوتية معقدةالطبيعة الدائمة لمغناطيسات NdFeB تسمح لهذه المشابك بالعمل دون مصدر طاقة. طائرة بدون طيار قام الباحثون بتطوير طائرة بدون طيار طولها 1.7 سنتيمتر فقط ويمكن أن تغير شكلها وتطوي بفضل استخدام مغناطيسات NdFeB.يمكن استخدام نسبة القوة العالية إلى الحجم من مغناطيسات NdFeB لإنشاء طائرات مجهزة ومرنة للغاية.

العناصر الأرضية النادرة هي "الخلطة السرية" للعديد من المواد المتقدمة لتطبيقات الطاقة والنقل والدفاع والاتصالات.أكبر استخدام لها للطاقة النظيفة هو المغناطيس الدائم ، الذي يحتفظ بالخصائص المغناطيسية حتى في حالة عدم وجود مجال أو تيار محرض.         شارك راميش بهافي من مختبر أوك ريدج الوطني في اختراع عملية لاستعادة العناصر الأرضية النادرة عالية النقاء من مغناطيسات محركات الأقراص الصلبة للكمبيوتر (كما هو موضح هنا) وغيرها من نفايات ما بعد الاستهلاك.الائتمان: مختبر كارلوس جونز / أوك ريدج الوطني ، وزارة الطاقة الأمريكية     الآن ، ابتكر باحثو وزارة الطاقة الأمريكية عملية لاستخراج العناصر الأرضية النادرة من مغناطيسات الخردةتستخدم محركات الأقراص الصلبةومصادر أخرى.يملكونبراءة اختراعووسعوا نطاق العملية في العروض التوضيحية المعملية ويعملون مع المرخص له من ORNLتقنيات الزخم في دالاسلتوسيع نطاق العملية بشكل أكبر لإنتاج دفعات تجارية من أكاسيد الأرض النادرة. قال المخترع المشارك راميش بهاف من مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة ، والذي يقود فريق تقنيات الأغشية في قسم العلوم الكيميائية في ORNL: "لقد طورنا عملية موفرة للطاقة وفعالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة لاستعادة المواد الحرجة عالية القيمة"."إنه تحسين على العمليات التقليدية ، التي تتطلب منشآت ذات بصمة كبيرة ورأس مال مرتفع وتكاليف تشغيلية وكمية كبيرة من النفايات المتولدة." تساعد المغناطيسات الدائمة محركات الأقراص الثابتة للكمبيوتر على قراءة البيانات وكتابتها ، وتشغيل المحركات التي تحرك السيارات الهجينة والكهربائية ، وربط توربينات الرياح بالمولدات لتوليد الكهرباء ، ومساعدة الهواتف الذكية على ترجمة الإشارات الكهربائية إلى صوت. من خلال العملية الحاصلة على براءة اختراع ، يتم إذابة المغناطيس في حمض النيتريك ، ويتم تغذية المحلول باستمرار من خلال وحدة تدعم أغشية البوليمر.تحتوي الأغشية على ألياف مجوفة مسامية مع مستخرج يعمل بمثابة "شرطي مرور" كيميائي من نوع ما ؛إنه يخلق حاجزًا انتقائيًا ويسمح فقط للعناصر الأرضية النادرة بالمرور.تتم معالجة المحلول الغني بالأتربة النادرة الذي تم جمعه على الجانب الآخر للحصول على أكاسيد أرضية نادرة بدرجة نقاء تتجاوز 99.5٪. جاءت مغناطيسات المواد الأولية للمشروع من مصادر متنوعة في جميع أنحاء العالم.قدم تيم ماكنتاير من شركة ORNL ، والذي يقود مشروع CMI لتطوير تكنولوجيا روبوتية لاستخراج المغناطيس من محركات الأقراص الصلبة ، بعضًا منها.وقدمت شركة Wistron و Okon Metals ، وكلاهما من تكساس ، وشركة Grishma Special Materials ، الهندية ، آخرين.جاء أكبر المغناطيس من آلات التصوير بالرنين المغناطيسي ، التي تستخدم 110 أرطال (50 كيلوجرام) من مغناطيس نيوديميوم والحديد والبورون.الائتمان: مختبر كارلوس جونز / أوك ريدج الوطني ، وزارة الطاقة الأمريكية هذا أمر رائع بالنظر إلى أن 70٪ من المغناطيس الدائم هو الحديد ، وهو ليس عنصرًا أرضيًا نادرًا.قال بهافي: "نحن قادرون أساسًا على التخلص من الحديد تمامًا واستعادة العناصر الأرضية النادرة فقط".استخراج العناصر المرغوبة دون الاستخراج المشترك للعناصر غير المرغوب فيها يعني إنشاء نفايات أقل والتي ستحتاج إلى المعالجة النهائية والتخلص منها. من بين أنصار العمل وزارة الطاقةمعهد المواد الحرجة، أو CMI ، لبحوث الفصل ومكتب وزارة الطاقة للتحولات التكنولوجية ، أو OTT ، لتوسيع نطاق العملية.ORNL هو أحد أعضاء الفريق المؤسس لـ CMI ، وهو مركز ابتكار الطاقة التابع لوزارة الطاقة بقيادة مختبر أميس التابع لوزارة الطاقة ويديره مكتب التصنيع المتقدم.ينضم "تعدين" Bhave لمحلول حمضي بأغشية انتقائية إلى تقنيات CMI الواعدة الأخرى لاستعادة العناصر الأرضية النادرة ، بما في ذلكعملية بسيطة تسحق وتعالج المغناطيسوبديل خالي من الأحماض. تعتمد الصناعة على المواد الأساسية ، ويقوم المجتمع العلمي بتطوير عمليات لإعادة تدويرها.ومع ذلك ، لا توجد عملية تجارية تعيد تدوير العناصر الأرضية النادرة النقية من مغناطيس النفايات الإلكترونية.هذه فرصة ضائعة كبيرة بالنظر إلى أنه من المتوقع أن يتم شحن 2.2 مليار جهاز كمبيوتر شخصي وأجهزة لوحية وهواتف محمولة في جميع أنحاء العالم في عام 2019 ،بحسب جارتنر.وأشار بهافي إلى أن "كل هذه الأجهزة تحتوي على مغناطيسات أرضية نادرة". مشروع Bhave ، الذي بدأ في عام 2013 ، هو جهد جماعي.تعاون جون كلاين وإريك بيترسون من مختبر أيداهو الوطني التابع لوزارة الطاقة في مرحلة مبكرة من البحث الذي ركز على الكيمياء ، وقام أنانث آير ، الأستاذ في جامعة بوردو ، بتقييم الجدوى التقنية والاقتصادية لتوسيع النطاق.في ORNL ، درس زملاء ما بعد الدكتوراه السابقين Daejin Kim و Vishwanath Deshmane تطوير عملية الفصل وتوسيع نطاقها ، على التوالي.يركز فريق ORNL الحالي في Bhave ، والذي يتألف من Dale Adcock و Pranathi Gangavarapu و Syed Islam و Larry Powell و Priyesh Wagh ، على توسيع نطاق العملية والعمل مع شركاء الصناعة الذين سيقومون بتسويق التكنولوجيا. لضمان إمكانية استعادة العناصر الأرضية النادرة عبر طيف واسع من المواد الأولية ، أخضع الباحثون مغناطيسات ذات تركيبة مختلفة - من مصادر تشمل محركات الأقراص الثابتة ، وآلات التصوير بالرنين المغناطيسي ، والهواتف المحمولة ، والسيارات الهجينة - لهذه العملية. معظم العناصر الأرضية النادرة هي اللانثانيدات ، وهي عناصر ذات أعداد ذرية بين 57 و 71 في الجدول الدوري.قال بهافي: "خبرة ORNL الهائلة في كيمياء اللانثانيدات أعطتنا قفزة كبيرة في البداية"."بدأنا في البحث في كيمياء اللانثانيدات والطرق التي يتم من خلالها استخراج اللانثانيدات بشكل انتقائي." على مدى عامين ، صمم الباحثون كيمياء الأغشية لتحسين استعادة التربة النادرة.الآن ، تستعيد عمليتهم أكثر من 97٪ من العناصر الأرضية النادرة. حتى الآن نتج عن مشروع إعادة التدوير في Bhave براءة اختراع ومنشورين (هناوهنا) توثيق استعادة ثلاثة عناصر أرضية نادرة - النيوديميوم والبراسيوديميوم والديسبروسيوم - كمزيج من الأكاسيد. بدأت المرحلة الثانية من عمليات الفصل في يوليو 2018 بمحاولة لفصل الديسبروسيوم عن النيوديميوم والبراسيوديميوم.خليط من الأكاسيد الثلاثة يباع بـ 50 دولارا للكيلوغرام.إذا أمكن فصل الديسبروسيوم عن الخليط ، يمكن بيع أكسيده بخمسة أضعاف. سوف تستكشف المرحلة الثانية من البرنامج أيضًا ما إذا كان يمكن تطوير عملية ORNL الأساسية لفصل العناصر الأرضية النادرة لفصل العناصر الأخرى المطلوبة عن بطاريات أيونات الليثيوم.قال بهافي: "النمو المرتفع المتوقع للسيارات الكهربائية سوف يتطلب كمية هائلة من الليثيوم والكوبالت". بدأت الجهود الصناعية اللازمة لنشر عملية ORNL في السوق ، والتي تم تمويلها على مدى عامين من قبل صندوق تسويق تكنولوجيا OTT التابع لوزارة الطاقة ، في فبراير 2019. الهدف هو استعادة مئات الكيلوجرامات من أكاسيد الأرض النادرة كل شهر والتحقق من صحة والتحقق والاعتماد على أن المصنّعين يمكنهم استخدام المواد المعاد تدويرها لجعل المغناطيس مكافئًا لتلك المصنوعة من مواد عذراء. قام مكتب التصنيع المتقدم التابع لوزارة الطاقة ، وهو جزء من مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة ، بتمويل هذا البحث من خلال CMI ، الذي تم إنشاؤه لتنويع الإمدادات وتطوير البدائل وتحسين إعادة الاستخدام وإعادة التدوير وإجراء البحوث الشاملة للمواد الهامة.قدمت ORNL التوجيه الاستراتيجي لهذه المجالات منذ أن بدأت CMI في عام 2013. وهذا يشمل توفير قادة لمجالات التركيز والمشاريع التي أدت إلى ابتكارات جديدة في سبائك الألومنيوم والسيريوم وإعادة تدوير المغناطيس. مصدر:ORNL