dysprosium이없는 고성능 Neodymium Magnet 설계

Fujitsu Limited는 오늘 NIMS (National Institute for Materials Science) 및 Fujitsu Laboratories Ltd.와의 공동 연구에서 3 억 개 이상의 미세한 규제를 덮는 메쉬를 사용하여 세계 최대의 자기 반전 시뮬레이터를 개발했다고 발표했습니다.

2013 년에 처음 개발 된 대규모 자기 반전 시뮬레이션 기술을 기반 으로이 새로운 개발은 더 빠른 계산 알고리즘과보다 효율적인 대규모 병렬 처리를 제공합니다. 시뮬레이션은 K 컴퓨터에서 실행됩니다. 또한,이 기술을 활용함으로써, Fujitsu는 네오디뮴 자석의 자기 역전 과정을 검사함으로써 네오디뮴 자석의 미세 구조, 영구 자석 유형 및 자기 강도 사이의 상관 관계를 명확히하기 위해 대규모 시뮬레이션을 수행했습니다. 결과는 dysprosium없이 이전 자석의 두 배 이상의 두 배 이상의 고강도 네오디뮴 자석을 개발하는 방법을 성공적으로 입증했습니다. 기존의 네오디뮴 자석에서, dysprosium 합금은 자기 강압을 향상시키는 데 없어서는 안될 것이다. 이 시뮬레이션 기술은 dysprosium에 의존하지 않는 고성능 Neodymium 자석에 대한 명확한 설계 규칙을 제공합니다. Fujitsu와 NIMS는 2016 년 1 월 11 일부터 15 일까지 캘리포니아 샌디에고에서 열린 13 번째 공동 MMM Intermag Conference에서 이러한 결과에 대해 공동 프레젠테이션을 할 예정입니다.

최근 몇 년 동안, 에너지 절약을위한 추진력이 증가함에 따라 자기 재료를 사용하는 모터 및 발전기의 효율성을 향상시키는 데 주목했습니다. 현재 Neodymium 및 dysprosium 요소는 이러한 응용 분야에 대한 최고의 성능 철 기반 영구 자석을 제조하는 데 필수적입니다. 그러나 천연 자원으로서, dysprosium은 Neodymium의 것보다 약 10%에 불과하며, 이는 안정적인 공급과 관련하여 문제를 일으킬 수 있습니다. 그렇기 때문에 강력한 dysprosium-free neodymium magnets를 개발할 필요성이 높습니다.

시뮬레이션에 대해

2013 년에 Fujitsu와 NIMS는 유한 요소 방법과 마이크로 마그네틱을 사용하는 대규모 자기 반전 시뮬레이션 기술을 공동으로 개발했습니다. K 컴퓨터에서 이러한 시뮬레이션을 실행하면 Neodymium Magnets의 강압 메커니즘을 명확히하는 데 도움이되었습니다. 이전에, dysprosium은 모터 및 발전기의 작동 중에 치수화 필드에 대한 저항력 인 강압을 증가시키기 위해 Neodymium magnets에서 사용되었다. dysprosium을 사용하지 않는 네오디뮴 자석을 개발하려면 역 자기장의 존재하에 탈지 과정의 시뮬레이션이 필요합니다. 이는 메쉬가 1 나노 미터 섹션으로 나뉘어 진 네오디움 마그넷 모델을 사용하여 자화 반전 과정을 나타 내기 위해 방대한 복잡한 시뮬레이션이 필요합니다. 이를 위해 연구팀은 시뮬레이션에 사용 된 계산 알고리즘을 개선하고 약 10에서 10,000 이상의 계수만큼 병렬화를 증가시켜 효율적인 대규모 병렬 계산을 가능하게했습니다. 이를 통해 연구원들은 3 억 개 이상의 노드가있는 메쉬를 사용하여 또는 이전보다 약 60 배 더 많은 메쉬를 사용하여 자기 반전 시뮬레이터를 개발할 수있었습니다.

이 시뮬레이터의 경우, 연구팀은 27 개의 네오디뮴-마그넷 결정이 자기 적으로 결합 된 다결정 모델 (그림 1)을 만들었고, 자기 반전 과정을 시뮬레이션하면서 결정들 사이의 자기 커플 링의 강도를 변화시켰다. 이로 인해 측면 방향으로 결정 사이의 자기 커플 링 강도의 변화가 자기 반전 과정에 크게 영향을 미치는 반면 (도 2) 수직 방향의 자기 디커플링은 그렇게 효과적이지 않다는 발견이 이루어졌다. 시뮬레이션은 처음으로 측면 방향으로 결정의 자기 분리가 네오디뮴 자석의 강압을 두 배로 늘려서 dysprosium의 필요성을 없애는 것을 보여 주었다. 이전 실험은 수직 방향으로 자기 입자를 분리하여 충분히 높은 강압을 초래하지 않았습니다. 이 시뮬레이션은 결정이 수직으로 결합 되더라도 수평 방향으로 곡물을 분리하면 강압이 크게 증가 함을 분명히 보여줍니다. 이 연구는 dysprosium이없는 강력한 네오디뮴 자석의 발달에 대한 방향을 분명히 보여 주었다.

Elements 전략 이니셔티브 센터에서 NIMS에서 수행 한 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 "요소 전략 이니셔티브 프로젝트"는 2017 년까지 dysprosium을 필요로하지 않는 Neodymium 자석 개발을 목표로합니다.이 목표를 달성하기 위해, Fujitsu와 NIMS는 K 컴퓨터를 사용하여 함께 작동하여 대규모 진행중인 시뮬레이션을 수행하여 dysprosium이 필요하지 않은 강력한 네오디움 자석을 개발하여 일본 산업 전체에 기여합니다.