instalacje078

2. KONSTRUKCJA I WŁAŚCIWOŚCI SILNIKÓW SKOKOWYCH 40

Ponieważ _nH_c ferrytów jest bardzo duże, więc są one niewrażliwe na przepływy demagnetyzujące przy przeciążeniach. W związku z tym — wynika to również zc wzoru (2.5) — magnesy wykonane z materiałów ferrytowych mogą mieć mały wymiar l_m w kierunku magnesowania. Jednakże, zgodnie ze wzorem (2.4), ich przekrój poprzeczny S_m musi być duży, gdyż indukcja szczątkowa B_r (a zatem i B,„) jest mała (znacznie mniejsza niż indukcja któregokolwiek ze znanych stopów Alnico).

Wadą magnesów ferrytowych jest ich duży współczynnik temperaturowy indukcji, który wynosi ok. 0,15-1-0,19% na 1°C zmian temperatury, gdy dla stopów typu Alnico tylko ok. 0,03% na 1°C. Tak więc w silniku z magnesami ferrytowymi zc wzrostem temperatury o l"C indukcja maleje ok. 5 do 6 razy bardziej aniżeli w silniku o magnesach zc stopu Alnico.

Pod koniec lat sześćdziesiątych i na początku lat siedemdziesiątych pojawiły się materiały magnetyczne sproszkowane, zawierające kobalt z domieszką metali ziem rzadkich, o indukcji przeszło dwukrotnie większej niż w ferrytach i natężeniu pola magnetycznego powściągającego trzykrotnie większym oraz o znacznie większej energii magnetycznej.

Charakterystyki odmagnesowania typowych materiałów magnetycznych z domieszką metali ziem rzadkich w porównaniu z innymi materiałami magnetycznie twardymi przedstawia rys. 2.16.

Rys. 2.16. Porównanie krzywych odmagnesowania materiałów magnetycznie twardych z domieszka metali ziem rzadkich i innych materiałów magnetycznie twardych 1, 2, 5, — materiały magnetyczne z domieszką metali ziem rzadkich; 4, 5 — ferryty barowe; 6 — stop Alnico

Spośród stopów tej grupy najbardziej znane są stopy samaru i kobaltu, np. stop SmCo₅. Samar (Sm) jest metalem z grupy metali ziem rzadkich, który występuje w małych ilościach w takich minerałach, jak ceryt, gadolinit i samorabit. Stop SmCo_s charakteryzuje się bardzo dużą energią magnetyczną, wyrażoną przykładowo przez (BH)_mM = 167 kj-m"³. Stosowany jest też stop prazeodymu i kobaltu PrCo₅ o podobnych właściwościach. Energia magnetyczna tych stopów jest 3 do 4 razy większa niż magnesów typu Alnico. Charakterystyczne jest, że krzywa odmagne-sowania materiałów magnetycznych z domieszką metali ziem rzadkich jest praktycznie linią prostą i pokrywa się z prostą powrotu.

Materiały magnetycznie twarde z domieszką metali ziem rzadkich są według danych zachodnich 2 do 5 razy droższe od magnesów trwałych typu Alnico. Jednak obserwuje się tendencję do obniżenia ich ceny. Ze względu na wysoką cenę magnesów samarowo-kobaltowyeh, a także ich utrudnioną obróbkę, często zamiast samaru stosuje się w stopie mieszaninę kilku tańszych metali ziem rzadkich, oznaczonych symbolem R (ang. rare — rzadki). Ogólnie w symbolu RCo₅ litera R może oznaczać jeden lub kilka pierwiastków metali ziem rzadkich. Stopy w rodzaju R₂Co_l7 mają podobne właściwości jak SmCo₅.

Według danych opublikowanych w literaturze, jeżeli w połączeniach intermetalicznych część atomów Co zastąpić przez żelazo, tworzą się związki typu Sm₂ [Co,-xFe_x]₁₇ i Pr₂ [Co,-xFe]₁₇, które umożliwiają otrzymanie magnesów z    ok. 480 kJ-rrr³. We Francji są

prowadzone prace nad związkami intermetalicznymi typu Dy₃A5₂, które w temperaturze ciekłego helu (4,2 K) mogą mieć    = 580kJ-m~³.

Do zalet magnesów RCo (ziemie rzadkie-kobalt) trzeba zaliczyć również to, żc ich przenikalność magnetyczna fi ma wartość bliską fi powietrza, dzięki czemu elektromagnetyczna stała czasowa silnika może być mała. W przeciwieństwie do ferrytów również stabilność temperaturowa tych magnesów jest duża, podobnie jak magnesów Alnico. Wadą tych magnesów jest konieczność ich magnesowania na zewnątrz, maszyny, w specjalnych urządzeniach do wytwarzania silnych pół magnetycznych.

Masa magnesów trwałych z domieszką metali ziem rzadkich jest mała. Na przykład elektromagnes o masie 575 g można zastąpić magnesem trwałym zc stopu SmCo_s o masie 3,3 g. Tak mała masa tych magnesów sprzyja rozwojowi konstrukcji silników skokowych z magnesami trwałymi na wirniku.

Duży wpływ na właściwości magnesów trwałych ze stopów z do-