Магнит NdFeB против ферритового магнита — какой из них использовать?

NdFeB или феррит? Это не всегда простой вариант

Если бы вопрос о соотношении неодима и феррита можно было решить так просто, то не было бы лишнего разговора. Тем не менее, некоторые необычные, менее известные другие факторы могут повлиять на решение, поэтому тщательный анализ, как правило, полезен.

Вот краткий список нескольких менее известных переменных, которые мы обязательно рассмотрим позже.

• Размер системы

• Производственность

• Затраты на обработку магнита в зависимости от размера

Давайте проверим эти и другие факторы по мере того, как мы углубляемся в мир ферритовых и неодимовых магнитов.

Феррит против неодимового магнита

Судя по всему, в аудиоиндустрии был довольно спорный вопрос об использовании ферритовых магнитов и неодимовых магнитов в аудиоколонках. Превосходные аудиосистемы были и будут производиться с обоими типами магнитов.

Рекламные продукты от производителей динамиков отлично объясняют, почему неодимовые магниты генерируют такой великолепный звук, однако некоторые аудиофилы с энтузиазмом обсуждают — и продолжают любить — звуковой результат акустических систем, изготовленных с ферритовыми магнитами.

Итак, какой магнит лучше выбрать для аудиодинамика? Причина, по которой люди на самом деле обсуждали, заключается в том, что решение зависит от ряда переменных. Динамик предназначен для использования в доме? Будет ли он установлен в автомобиле? Максимальна ли звуковая катушка для магнита? Насколько хорошо согласованы другие компоненты? Размер и вес имеют решающее значение?

Использует ли динамик драйверы сжатия? Драйверы сжатия требуют большой мощности для управления шумом с отверстием, которое могло бы предпочесть неодимовые магниты. Однако почему бы не создать драйвер автомобиля с ферритовым сжатием? Это может быть так же, как было сделано с обоими магнитами.

А как насчет крошечных динамиков вроде тех, что в мобильных телефонах, а также в наушниках? Эти аудиодинамики фактически стали значительной частью электроакустического рынка. Какие продукты они используют? Как и почему?

Производители автомобильных динамиков предпочитают NdFeB или феррит?

Автомобильные аудиодинамики обычно разрабатываются для установки в ограниченном пространстве автомобиля. Эти комнаты, как правило, не оптимальны для того же дизайна, что и в жилых помещениях.

Разработчику, возможно, придется установить 100-мм (4-дюймовый) низкочастотный динамик в автомобиле, однако в домашней системе может быть установлен 200-300-мм (8-12-дюймовый) низкочастотный динамик. Шоу-системы больше.

Тогда глубина звукового динамика также может учитываться в формуле. Неодимовый магнит меньшего размера может помочь разработчику разместить звуковой динамик в более узком корпусе, чем ферритовый динамик.

Аспекты в пользу неодима

Вот обычные факторы, влияющие на выбор магнита для задачи:

• Напряженность магнитного поля

• Коэрцитивная сила (сопротивление размагничиванию)

• миниатюризация

Сила магнитного поля

Если конструкция зависит от высокой напряженности магнитного поля, в идеале ее можно максимизировать за счет использования магнита с самым жестким электромагнитным полем.

Сплошное магнитное поле, безусловно, приведет к меньшим размерам в других частях стиля. Например, более мощное магнитное поле вызывает меньшие электродвигатели, потому что теперь двигатель может создавать больший крутящий момент при меньшем диаметре, чем может быть достигнут магнитом с более слабым магнитным полем.

Коэрцитивная сила (Hc)

Будет ли магнит сталкиваться с сильным размагничивающим полем? Неодимовые магниты обладают самой сильной Коэрцитивность при комнатной температуре и даже при несколько повышенных температурных уровнях. Это говорит о том, что они оказывают очень сильное сопротивление размагничиванию при наличии противоположного электромагнитного поля при температуре до 230 градусов по Цельсию.

Миниатюризация и затраты на обработку, связанные с размером

Электродвигатель меньшего размера позволяет уменьшить размеры других деталей. Элементы меньшего размера, как правило, дешевле, чем более крупные детали, но это зависит от конкретного стиля. Углубленный анализ затрат/выгод, безусловно, внесет ясность в это решение, однако для этого может потребоваться анализ множества различных факторов.

Дизайнер продукта может оценить несколько переменных. Эти переменные могут указывать на пиковый крутящий момент или устойчивый уровень мощности.

Эффективность, а также стоимость жизненного цикла предпочтительнее неодимовых магнитов, особенно для приложений с высоким рабочим циклом. Их твердое магнитное поле распространяется по всей воздушной пустоте, а также взаимодействует с различными другими магнитными компонентами на лучшем расстоянии. Это развивает более мощный электрический ток с гораздо меньшим входом из различных других областей.

Неодимовые магниты проще в устройстве, чем ферритовые магниты

Среди тонкостей магнитного стиля — понимание стоимости изготовления небольших и точных компонентов. По мере того, как деталь становится меньше, расходы контролируются не материалом, а обработкой, необходимой для изготовления детали.

NdFeB является относительно хрупким металлом по сравнению со многими другими сталями, однако феррит гораздо более хрупок, а также несколько сложнее в обработке. Таким образом, существует фактор размера/сложности, при котором ферритовый компонент на самом деле оказывается более дорогим в изготовлении, чем аналогичный неодимовый компонент из-за механического обращения.

Очень важно иметь в виду, что, несмотря на то, что стоимость за килограмм увеличивается по мере того, как детали становятся меньше, цена за единицу обычно продолжает снижаться. Дело в том, что по мере того, как детали становятся меньше, в общей цене преобладает поверхность. Это связано с тем, что по мере того, как компоненты становятся меньше, доля площади поверхности на единицу объема увеличивается.

Не поэтому ли в смартфонах обнаруживают множество крошечных магнитов NdFeB?

Факторы, поддерживающие феррит

Теплостойкость ферритовых и неодимовых магнитов

Ферритовые магниты имеют более высокую темпертуру кюре чем неодимовые магниты, поэтому они лучше сохраняют свою намагниченность при более высоких уровнях температуры. Это обеспечивает разработчикам лучшие рабочие пределы при более высоких температурах, чем у неодимовых магнитов.

Несмотря на то, что существуют неодимовые магниты с высокой коэрцитивной силой для устойчивости к температурам свыше 200 градусов по Цельсию, эти классы температурного уровня отнимут вас больше, чем пониженные классы температурного уровня. Ферриты могут работать до 300 градусов Цельсия, а их коэффициент температурного уровня фактически увеличивается на 27%/°C. Это говорит о том, что ферриты действительно имеют большую коэрцитивную силу при повышении уровня температуры.

Ферритовые магниты теряют некоторое магнитное поле при более высоких температурах, теряя 0.20%/уровень C при повышении уровня температуры.

Сопротивление ржавчине

Неодимовые магниты обычно получают критику за отсутствие стойкости к износу, однако они всегда имеют коррозионно-стойкий слой, если разработчик специально не заказывает магнит NdFeB без него.

Отделка по умолчанию представляет собой отделку никель-медь-никель (NiCuNi), которая обеспечивает превосходную общую стойкость к износу, а также аккуратный внешний вид для многих обычных применений без необходимости в других слоях.

Эта базовая отделка чрезвычайно экономична и требует очень мало затрат. Другие покрытия легко доступны с небольшой дополнительной стоимостью для применений, требующих большей коррозионной стойкости, поэтому магниты NdFeB можно без проблем использовать во многих агрессивных средах.

Теперь рассмотрим сравнение с ферритовыми магнитами, которые в большинстве случаев не требуют никакого покрытия. Этот элемент влияет на многочисленные конструктивные решения в пользу ферритовых магнитов.

Ферритовые магниты намного дешевле.

Естественно, ферритовые магниты намного дешевле, чем неодимовые магниты, особенно если учитывать стоимость устройства на объем магнита. Если приложение не требует большего магнитного изменения неодимового магнита, зачем тратить на это деньги? Многие приложения лучше всего подходят для ферритовых магнитов.

Переменные конструкции магнита, требующие дополнительного анализа

Некоторые приложения требуют более сложного выбора из-за рабочего цикла — процента времени, в течение которого они работают. Давайте рассмотрим пару приложений, которые могут пойти независимо.

Электродвигатель для периодического использования имеет другие характеристики, чем двигатель для постоянного использования. Электродвигатель для периодического использования, например электродвигатель чистящего устройства или электродвигатель пылесоса, может иметь рабочий цикл менее 1%, однако двигатель кондиционера в теплом климате может работать 40-70% времени.

Двигатели компрессора холодильника — еще один пример электродвигателя, который ежедневно работает много часов.

Производительность двигателя постоянного использования намного важнее, чем двигателя для периодического использования, а более мощные магниты делают двигатели более эффективными.

Это не только вопрос стоимости жизненного цикла, но и вопрос сохранения источников. Менеджеры National Power оценивают промышленное и семейное использование и дают рекомендации на основе своего анализа. Это лишь одна из причин, по которой вы видите бирки на значимых бытовых приборах с указанием их рейтинга энергоэффективности.

Если электродвигатель, скорее всего, будет постоянно использоваться, он, скорее всего, будет сделан из неодимовых магнитов, а не из ферритовых магнитов.

Уникальные элементы для вашего приложения

Несколько безупречно приемлемых сложных приложений были разработаны с использованием неодимовых или ферритовых магнитов. Каковы примеры эффективного применения каждого из них?

Ограничения по помещению и размеру

Неодимовые магниты обычно предпочтительнее в соответствии с приложениями, которые чувствительны к ограничениям по площади: мобильный телефон, наушники-вкладыши, наушники, крошечные электродвигатели, моторы автомобильных сидений.

Ферритовые магниты обычно любят за то, что они подходят для приложений, которые гораздо более чувствительны к цене или к более высоким температурам: большие стационарные низкочастотные динамики, большие магнитные сепараторы, магниты для холодильников, удерживающие магниты, доступные динамики.

Выбор правильного магнита для вашего приложения

Если вы проектируете деталь или систему и пытаетесь выбрать идеальный магнит, следует учитывать стандартные компромиссы компоновки.

Окончательный результат системы

Размер магнита может увеличиваться вместе со всей системой. Промышленные приводные электродвигатели PMDC (Permanent Magnet Direct Current), созданные для постоянного использования, обычно имеют меньшие размеры на 40-70% и повышенную производительность по сравнению с асинхронными электродвигателями. Многие электродвигатели PMDC эффективно используют ферритовые магниты, однако некоторым другим требуется дополнительная производительность и эффективность, которые могут обеспечить только неодимовые двигатели.

Неодимовые и ферритовые магниты в электродвигателях кондиционеров.

Неодимовые магниты обычно являются частью более эффективного электродвигателя с большим рабочим циклом. Проще говоря, магниты NdFeB очень часто используются в электродвигателях, предназначенных для постоянного использования, поскольку более высокая производительность электродвигателя снижает энергопотребление, а также стоимость жизненного цикла двигателя.

Например, в Азии быстрый рост потребления энергии привел к строгому управлению спросом, поэтому даже двигатели бытовых кондиционеров с довольно низким циклом ответственности используют неодимовые магниты для достижения более высокой производительности, чем во многих других промышленно развитых странах. . Это помогает коммунальным предприятиям минимизировать спрос в часы пик.