Los usos de los imanes de tierras raras para motores

Uno de los dispositivos magnéticos más interesantes conocidos por el hombre es un campo de fuerza magnético que puede ser creado por un metal de tierras raras como el hierro, el cobalto o el titanio. El primer metal de tierras raras utilizado se basó en el samario, un metal de tierras raras, y más tarde en el metal de transición cadmio. También conocido como material magnético de pequeño cobalto (SMCo), se desarrolló inicialmente a finales de la década de 1960 y demostró ser más eficiente que los materiales magnéticos permanentes anteriores. Desde entonces, se han utilizado otros metales de tierras raras en la fabricación de artículos magnéticos.

Todos los metales que tienen alta densidad se pueden utilizar para fabricar imanes permanentes debido a su gran número de propiedades de atracción y repulsión eléctrica. Muchas de estas aleaciones se pueden personalizar para adoptar cualquier forma deseada. Estas propiedades los hacen ideales para su uso en aplicaciones que requieren mucha resistencia y ligereza. Algunas de estas aleaciones, como el cobalto, el titanio y el acero, ya se utilizan ampliamente.

Otras aleaciones son más frágiles que otras. Entre ellas se incluyen las aleaciones de cobalto, que se dice que son más resistentes y ligeras que el hierro. Algunos de los otros más frágiles incluyen el titanio y el níquel. También se han desarrollado imanes de tierras raras que son prometedores en aplicaciones distintas a las relacionadas con la electricidad. Por ejemplo, ahora se utilizan imanes potentes para construir imanes en miniatura que impulsen barcos a control remoto.

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Hay muchos tipos diferentes de tierras raras que tienen diferentes propiedades magnéticas atractivas. El estaño, el aluminio, el cobre, el níquel y el fósforo tienen diferentes resistencias y otras características que los diseñadores de imanes deben tener en cuenta. También pueden producir diferentes tipos de iones. La forma en que se producen estos iones también es importante. Ciertos tipos de tierras raras producen iones negativos, mientras que otros producen iones positivos. Son las propiedades de los iones producidos las que los distinguen.

Las aleaciones con una porosidad especialmente alta pueden generar fuertes campos electromagnéticos. Unir fuertemente dos tierras raras puede producir un tipo de campo magnético que es mucho más pequeño que el eléctrico, pero es lo suficientemente fuerte como para inducir la atracción de protones. Ésta es la base de algunos de los motores más eficientes que se utilizan en la actualidad. Dichos motores funcionan utilizando el campo magnético para impulsar una serie de electroimanes y, para fortalecerlos, los imanes se colocan en una orientación particular.

Los ejemplos más comunes de estos motores incluyen los fabricados con imanes nDFeb. Estos imanes, que son una espinela, tienen una orientación particular que les permite responder de cierta manera a una corriente eléctrica común y conocida. La fuerza magnética producida por estos imanes nDFeb de alta fuerza magnética es lo suficientemente potente como para levantar un automóvil o un avión del aire. Además de su gran tamaño, también pueden moverse muy rápidamente gracias a su construcción liviana. Están diseñados para su uso en aplicaciones donde se necesita un campo magnético muy fuerte, como en el espacio o bajo el agua.

Los motores más eficientes que utilizan imanes de tierras raras son aquellos que utilizan hierro sólido como material principal. Estos motores tienen muchas ventajas, la más obvia de las cuales es que son capaces de mantener un fuerte campo magnético durante un largo período de tiempo. Estas aleaciones tienen la ventaja adicional de poder conducir electricidad. Los motores construidos con estas aleaciones pueden alimentar cualquier cosa, ya sea un vehículo, un barco o una casa: son robustos y duraderos, y su capacidad para soportar un fuerte magnetismo los hace adecuados para todo tipo de aplicaciones.

Además de utilizar metales de tierras raras para la construcción de sus motores, las empresas que los producen también utilizan otras aleaciones para aumentar su resistencia y su longevidad. Muchas aleaciones presentan propiedades llamadas boro, que les permiten ser más fuertes que el hierro más común. Muchas otras aleaciones presentan las propiedades del tungsteno, que es un metal muy resistente y dúctil. La mayoría de estas aleaciones presentan una carga electrostática única, que les permite mantener una carga eléctrica muy fuerte cuando se exponen a una corriente eléctrica alterna. Estas aleaciones son particularmente adecuadas para aplicaciones donde el consumo de energía es muy bajo o donde necesitan soportar un campo magnético fuerte durante mucho tiempo.