Корейским исследователям удалось решить проблему коэрцитивной силы толстых магнитов

Как известно, магниты Nd-Fe-B имеют проблему, ограничивающую разработку с их применением мощных электродвигателей. Проблема заключается в том, что процесс диффузии по границам зёрен, который обеспечивает коэрцитивную силу при высоких температурах, нормально работает лишь вблизи поверхности. Если толщина магнита увеличивается (это необходимо для работы с более высоким крутящим моментом и мощностью), то происходит деградация сердечника. При этом внешняя часть магнита продолжает работать. В результате внутренняя часть работает против самого процесса. Исследователям из Корейского института материаловедения (KIMS) удалось разработать технологию, которая позволяет разместить источник диффузии внутри магнита, а не только на его поверхности.

Разработанные методика предполагает послойное нанесение сплава на основе лёгких редкоземельных элементов и празеодима на внешнюю поверхность, а также на межслойные границы перед объединением слоёв. В этом случае диффузия проходит на поверхности и внутренних границах. Коэрцитивная сила возрастает равномерно по всему поперечному сечению магнита.

Коэрцитивная сила является тем, что даёт возможность магниту сохранять намагниченность под тепловым воздействием и действием противоположных магнитных полей, которые возникают при работе высокоскоростного двигателя.

Предложенный подход также решает ещё одну проблему. При высокоскоростном режиме работы в магните возникают вихревые токи, а также генерируется тепло, ухудшающее характеристики магнита ещё больше. В процессе диффузии образуются границы слоёв, создающие структуру с высоким сопротивлением. Она подавляет образование вихревых токов. В результате в одну операцию объединяются диффузия по границам зерен, сегментация, изоляционное соединение.

Тяжёлые редкоземельные элементы (тербий и диспрозий) являются стандартным решением проблемы высокой коэрцитивной силы при высоких температурах. Однако их поставки осуществляются из Китая и они обходятся очень дорого. По мнению исследователей, для снижения в зависимости от поставок из Китая подходит лёгкий редкоземельный элемент празеодим.

В опубликованном заявлении не раскрываются конкретные значения удельного сопротивления и коэрцитивной силы. Команда исследователей утверждает, что разработанная технология может быть использована в тяговых двигателях электромобилей, ветрогенераторах, промышленных двигателях, а также электрических судовых силовых агрегатов. Что сейчас ведутся работы по практической интеграции этой технологии.