磁铁仍然不可思议

“在能量转换过程中，永磁体是一个独特的部件。一个永久的杂志稳定条件下的网是用于能量转换的可逆介质。潜在的能量在磁体体积和与磁体相关联的外部场中存储。永磁体通常通过动态循环运行，其中能量从电气或机械形式转换为现场能量，然后返回原始形式。“

这些话出自《永磁体指南》，最初由磁性材料生产商协会出版，现在永磁部门运动控制和电机协会（MCMA）捕获知识和魅力磁铁，带来工业和运动控制应用。

从电机和传感器的长期应用历史，到医疗、生命科学、3D打印等市场驱动的新方向，磁组件和应用不断增长。“重要的是要明白，在我们的生活中，磁铁几乎无处不在，”Karla Takasumi说德克斯特磁技术(Elk Grove Village, IL)， MCMA永磁体部主席。她说:“制造商、制造商和材料供应商行业正在为更多的前端设计分析和最佳实践教育做出贡献。”“每个人都在向食物链的上游移动。”

最终一切
世界上所有的物质都是由原子、分子和其他受磁性作用的粒子组成的，因此可以说，最终所有的物质在某种程度上都是磁性物质。其中，具有特别强的磁偶极子，并具有特殊的磁性能而具有实用价值的材料称为磁性材料。

具有磁性的材料有独特的排列磁偶极子的方式。图(a)是普通材料中磁偶极子的排列示意图。这些磁偶极子的方向是随机的，所以这不是强磁性材料。另一方面，在图(b)中，磁偶极子都沿一个方向排列。这种材料具有很强的磁性。

对于磁性材料，表示磁偶极子易于向外磁场方向定向的值，即磁偶极子跟随磁场的程度，称为磁导率。磁偶极子取向越容易改变，磁导率越高。磁偶极子取向不易改变的材料被认为具有低磁导率。

永磁体材料具有大磁矩和低磁导率的磁偶极子，且相对于外部磁场稳定。使用永磁体，即使你施加一个大的外部磁场，磁偶极子的取向不会改变，并且朝着特定方向(容易磁化的方向)的状态保持不变。上述强制力是表示改变这种安排的困难程度的值。磁体的矫顽力越大，磁体的稳定性就越大，即使在较大的外部磁场中，磁体的变化也越小。

生产的选择
磁铁可以烧结，在压力机中成型，甚至从磁性材料中碾磨出来。磁性材料的注射成型技术正在不断发展，以满足许多行业的需求。考虑操纵杆制造业。操纵杆是一种利用永磁体将柱子的运动转换为电子信息的机械装置，这种电子信息可以被计算机处理。这种磁性位置传感对轮椅、叉车和战斗机等人机界面都至关重要。

磁力对于战斗机的精确操纵杆组件至关重要。
注塑磁铁是通过混合磁性材料与聚合物粘合剂，使磁铁可以像任何其他可塑树脂一样成型。最大的优点之一，EA磁学（纽约州Medford）说，是可能的高度的形状复杂性，包括齿轮，底切和按扣。注塑成型磁体可以直接插入到现有部件上或周围的现有部件上，通常使生产和组装过程更有效。

去年年底，来自磁铁应用公司。(Lansdale, PA)与橡树岭国家实验室(Oak Ridge, TN)的研究人员合作，宣布增材制造(3D打印)生产的永磁体优于传统粘合磁体，产生的废物更少。

原料复合粒料包括65体积％的各向同性NdFeB粉末，35％聚酰胺尼龙-12粘合剂混合到一致的质地。使用大面积添加剂制造（BAAM系统）在橡树岭国家实验室的制造演示设施中进行3D打印。

Magnet应用公司高级技术顾问John Ormerod博士评论道:“磁体增材制造提供了多种好处，它们具有更大的设计灵活性，这在传感器技术方面尤其有利，而且与传统的烧结工艺相比，它产生的浪费更少。”钕铁硼是地球上最强大的磁体，广泛应用于机器人、风力涡轮机、电动汽车、手机、电动机和其他消费和工业设备。

“随着迅速推进的技术，能够在任何形状的情况下生产最强的磁铁，无需工具，以任何数量释放出如此多的设计机会。他补充说，这项工作表明了添加剂制造的潜力应用于广泛的磁性材料和组件。“

研究界对此表示赞同。“增材制造可以在不受传统制造限制的情况下，将元件设计扩展到三维空间，这为高功率密度电机的生产带来了新的机遇，核心磁性材料只在实际需要的地方添加，”英国诺丁汉大学的INNOVATE研究小组说。“这种创新设备的影响将非常有益特别是对于运输应用，重量是车辆效率的主要决定因素。“

研究人员继续说，特别是选择性激光熔化(SLM)，一种增材制造方式，可能会促进6.5%的硅钢的使用，这种钢具有高磁导率、低迟滞损耗和高电阻率等良好的磁性性能。“这些合金的商业应用一直受到限制，因为它们的低延展性，这使它们的加工困难。由于SLM以粉末为基础的层状制造方法，现在确实可以设想使用6.5%的硅钢来制作机芯。”

联轴器
Takasumi说：“定制磁耦合也是一个增长区域”。磁耦合能够直线和旋转地透射力。因此，除了选择所需的耦合类（同步，涡流或滞后）之外，还需要指定耦合类型。存在两种类型的联轴器 - 扭矩和线性。扭矩联轴器旋转地传递力，而线性联轴器线性地透射力。

驱动器是与原动机(电机)连接的机械部分。通过磁力相互作用，跟随器对驱动器的运动作出反应，从而产生机械能的非接触传输。非接触运动传递有多个好处。它可以隔离组件，通过磁阻尼最小化或消除机械振动，并允许在驱动器和从动件之间插入机械屏障，以隔离环境，并允许在压差下操作。

此外，耦合系统可以容忍原动机和负载之间的高机械偏差。涡流和磁滞级磁力联轴器也为原动机和负载之间的速度变化提供了补偿。

“磁性应用允许定制耦合器进行扩展的性能范围，例如在机器人学中传输夹持或臂末端的工具，”Takasumi Notes。这些系统提供比可比机械或液压应用更多的精确度。考虑Magnetics为21世纪生产的高效和更高精确的需求支付。

致谢
谢谢你Shin-Etsu Magnicics(朗巴德，伊利诺斯州)。