Gli usi dei magneti in terre rare per il motore

Uno dei dispositivi magnetici più interessanti conosciuti dall'uomo è un campo di forza magnetico che può essere creato da un metallo delle terre rare come ferro, cobalto o titanio. Il primo metallo delle terre rare da utilizzare era basato sul samario, un metallo delle terre rare, e successivamente sul cadmio, un metallo di transizione. Chiamato anche materiale magnetico smalto-cobalto (SMCo), è stato inizialmente sviluppato alla fine degli anni '60 e si è rivelato più efficiente dei precedenti materiali magnetici permanenti. Da allora, numerosi altri metalli delle terre rare sono stati utilizzati nella produzione di articoli magnetici.

Tutti i metalli ad alta densità possono essere utilizzati per realizzare magneti permanenti grazie al loro elevato numero di proprietà di repulsione e attrazione elettrica. Molte di queste leghe possono essere personalizzate per assumere qualsiasi forma desiderata. Queste proprietà li rendono ideali per l'uso in applicazioni che richiedono molta resistenza e leggerezza. Alcune di queste leghe, come il cobalto, il titanio e l’acciaio, sono già ampiamente utilizzate.

Altre leghe sono più fragili di altre. Queste includono le leghe di cobalto, che si dice siano più forti e più leggere del ferro. Alcuni degli altri più fragili includono il titanio e il nichel. Sono stati sviluppati anche magneti di terre rare che si mostrano promettenti in applicazioni diverse da quelle legate all'elettricità. Ad esempio, i potenti magneti vengono ora utilizzati per costruire magneti in miniatura per alimentare le barche telecomandate.

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Esistono molti tipi diversi di terre rare che hanno proprietà magnetiche attraenti diverse. Stagno, alluminio, rame, nichel e fosforo hanno tutti diversi punti di forza e altre caratteristiche che i progettisti di magneti devono tenere a mente. Possono anche produrre diversi tipi di ioni. Anche il modo in cui questi ioni vengono prodotti è importante. Alcuni tipi di terre rare producono ioni negativi, mentre altri producono ioni positivi. Sono le proprietà degli ioni prodotti a distinguerli.

Le leghe con porosità particolarmente elevata possono produrre forti campi elettromagnetici. Legando forte due terre rare insieme si può produrre un tipo di campo magnetico molto più piccolo di quello elettrico, ma abbastanza forte da indurre l’attrazione dei protoni. Questa è la base di alcuni dei motori più efficienti utilizzati oggi. Tali motori funzionano utilizzando il campo magnetico per azionare una serie di elettromagneti e per rafforzarlo, i magneti sono posizionati in un orientamento particolare.

Gli esempi più comuni di questi motori includono quelli realizzati utilizzando magneti nDFeb. Questi magneti, che sono uno spinello, hanno un orientamento particolare che permette loro di rispondere in un certo modo ad una corrente elettrica comune e ben nota. La forza magnetica prodotta da questi magneti nDFeb ad alta resistenza magnetica è abbastanza potente da sollevare un'automobile o un aereo dall'aria. Oltre alle loro grandi dimensioni, possono anche muoversi molto velocemente, grazie alla loro costruzione leggera. Sono progettati per l'uso in applicazioni in cui è necessario un campo magnetico molto forte, come nello spazio o sott'acqua.

I motori più efficienti che utilizzano magneti in terre rare sono quelli che utilizzano il ferro solido come materiale principale. Questi motori presentano molti vantaggi, il più ovvio dei quali è che sono in grado di sostenere un forte campo magnetico per un lungo periodo di tempo. Queste leghe hanno l'ulteriore vantaggio di poter condurre l'elettricità. I motori costruiti con queste leghe possono alimentare qualsiasi cosa, che si tratti di un veicolo, di una nave o di una casa: sono robusti e durevoli, e la loro capacità di sopportare un forte magnetismo li rende adatti a ogni tipo di applicazione.

Oltre ad utilizzare metalli delle terre rare per la costruzione dei loro motori, le aziende produttrici di questi motori utilizzano anche altre leghe, in modo da aumentarne la resistenza e la longevità. Molte leghe presentano proprietà chiamate boro, che consentono loro di essere più resistenti del ferro più comune. Molte altre leghe presentano le proprietà del tungsteno, che è un metallo molto resistente e duttile. La maggior parte di queste leghe presentano una carica elettrostatica unica, che consente loro di mantenere una carica elettrica molto forte quando esposte a una corrente elettrica alternata. Queste leghe sono particolarmente adatte per applicazioni in cui il consumo energetico è molto basso o dove è necessario sostenere un forte campo magnetico per lungo tempo.