แม่เหล็กนีโอไดเมียม ใช้ทำอะไร เอาไปใช้ยังไงได้บ้างในชีวิตประจำวัน?

มีใครเคยเห็นแม่เหล็กอันจิ๋ว ๆ ที่มีแรงดูดสูงมาก ๆ ที่เรียกกันว่า แม่เหล็กแรงสูง หรือ แม่เหล็กนีโอไดเมียม กันไหมคะ แล้วสงสัยไหมว่า มันคืออะไร และมันถูกนำไปใช้ในชีวิตประจำวันได้ยังไง? จริง ๆ แล้วเจ้าแม่เหล็กจิ๋วแต่แจ๋วตัวนี้แอบซ่อนอยู่ในชีวิตประจำวันของเราเยอะมาก ชนิดที่ว่าถ้าไม่มีมัน เทคโนโลยีที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้คงไม่สะดวกสบายขนาดนี้เลยค่ะ

งั้นตามเรามาทำความรู้จัก แม่เหล็กนีโอไดเมียม อย่างละเอียดกันเลยดีกว่าค่ะ ว่าเจ้าแม่เหล็กจิ๋ว ๆ นี้จะแจ๋วขนาดไหน🤩🧲

แม่เหล็กนีโอไดเมียม คือ แม่เหล็กถาวร ชนิดหนึ่งที่ได้ชื่อว่า “แม่เหล็กแรร์เอิร์ธ (Rare-earth Magnet)” เพราะส่วนประกอบหลักมาจากธาตุหายากอย่าง นีโอไดเมียม (Neodymium) ผสมกับ เหล็ก (Iron) และ โบรอน (Boron) หรือที่เรียกย่อ ๆ ว่า NdFeB ทำให้แม่เหล็กชนิดนี้มีคุณสมบัติที่มีแรงดูดมากกว่าหรือแรงดึงดูดสูงกว่าแม่เหล็กทั่วไปหลายเท่า ซึ่งอีกชื่อที่เรารู้จักกันก็คือ แม่เหล็กแรงสูง นั่นเองค่ะ

จุดเด่นของแม่เหล็กแรงสูง แม่เหล็กนีโอไดเมียม

• แรงดูดมหาศาล ด้วยโครงสร้างผลึกที่พิเศษ ทำให้แม่เหล็กชนิดนี้มีความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก (Magnetic Flux Density) หรือแรงดึงดูดต่อปริมาตรที่สูงที่สุดเมื่อเทียบกับแม่เหล็กชนิดอื่น ๆ ที่มีขนาดเท่ากัน เรียกง่ายๆ ว่า ขนาดเล็กนิดเดียว แต่แรงดูดโคตรเยอะ!
• ทนทานต่อการล้างอำนาจแม่เหล็ก แม่เหล็กนีโอไดเมียมมีความสามารถในการต้านทานการเสื่อมสภาพของอำนาจแม่เหล็ก (Demagnetization) สูง ทำให้แม่เหล็กคงความแรงได้อย่างยาวนาน

ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ ทำให้แม่เหล็กนีโอไดเมียมกลายเป็นทางเลือกแรก ๆ สำหรับงานที่ต้องการ สนามแม่เหล็กแรงสูง แต่ต้องมี ขนาดเล็ก และ น้ำหนักเบา นั่นเองค่ะ! นอกจากนี้ คุณสมบัติของมันยังต่างจากแม่เหล็กธรรมดาทั่วไปอีกด้วย สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ใน แม่เหล็กแรงสูง คืออะไร ต่างจากแม่เหล็กทั่วไปอย่างไร?

ด้วยคุณสมบัติที่มีแรงดึงดูดสูง แต่ขนาดเล็กและเบา ทำให้แม่เหล็กนีโอไดเมียมได้รับความนิยมอย่างมากในหลาย ๆ อุตสาหกรรม ทั้งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ยานยนต์ มอเตอร์เครื่องใช้ไฟฟ้า การแพทย์ และอุปกรณ์ยึด ล็อก จัดระเบียบ ซึ่งบางครั้งเราอาจจะไม่รู้ตัวเลยด้วยค่ะ ว่าแม่เหล็กชนิดนี้อยู่ในชีวิตประจำวันของเราอยู่

รู้กันไหมคะทุกคน ว่าเจ้าแม่เหล็กแรงสูง แม่เหล็กนีโอไดเมียมเนี่ย ช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเราเล็กลง เร็วขึ้น และดีขึ้น! ดังนี้เลยค่ะ

ลำโพงและหูฟัง

• แม่เหล็กนีโอไดเมียมจะอยู่ในชุดวอยซ์คอยล์ (Voice Coil) 
• ทำหน้าที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นเสียง ด้วยพลังที่แรงกว่าแม่เหล็กทั่วไป ทำให้ลำโพงหรือหูฟังขนาดเล็กสามารถสร้างเสียงที่มีคุณภาพสูง (High Fidelity) และเสียงดังชัดเจน
• ด้วยแรงแม่เหล็กที่สูงมาก ทำให้ลำโพงหรือไดรเวอร์หูฟังมีน้ำหนักเบาและขนาดเล็ก แต่ยังคงสร้างแรงผลัก/ดึงที่รุนแรงเพียงพอที่จะขยับแผ่นไดอะแฟรม (Diaphragm) เพื่อให้เกิดคลื่นเสียงที่ดัง คมชัด และตอบสนองต่อย่านความถี่ต่ำ (เบส) ได้ดีนั่นเองค่ะ

ฮาร์ดดิสก์ (Hard Disk Drives – HDDs)

• แม่เหล็กนีโอไดเมียม ถูกใช้ใน Actuator Arm หรือ ชุดขับเคลื่อนหัวอ่าน/เขียน เพื่อทำหน้าที่เป็น “เบรกและคันเร่ง” 
• แม่เหล็กที่อยู่ตรงนี้จะทำงานร่วมกับขดลวด (Voice Coil) เพื่อให้หัวอ่านเคลื่อนที่เข้า/ออกได้อย่างรวดเร็วมากเพื่อไปยังตำแหน่งข้อมูลที่ต้องการ (เช่น 10,000 ครั้งต่อวินาที) และต้องหยุดนิ่งได้อย่างแม่นยำทันทีค่ะ

โทรศัพท์มือถือและแท็บเล็ต

• ถูกใช้ใน มอเตอร์สั่น (Vibration Motors) เพื่อสร้างการสั่นเตือน 
• ถูกใช้ใน กลไกกันสั่นของกล้อง (Camera Stabilization) ใช้แรงแม่เหล็กในการขยับเลนส์หรือเซนเซอร์ของกล้องเล็กน้อยอย่างรวดเร็ว เพื่อชดเชยการสั่นไหวของมือ ทำให้ภาพนิ่งและวิดีโอไม่เบลอ ช่วยให้ภาพถ่ายและวิดีโอคมชัดขึ้น

ไมโครโฟน (Microphones)

• แม่เหล็กแรงสูงทำหน้าที่คล้ายกับลำโพงค่ะ แต่จะทำหน้าที่ย้อนกลับ คือแปลงพลังงานเสียงเป็นการสั่นสะเทือนแล้วแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้านั่นเอง

แม่เหล็กนีโอไดเมียมมีบทบาทสำคัญในการผลักดันยานยนต์ไฟฟ้าและพลังงานหมุนเวียนมากค่ะ ไปดูกันเลยว่ามันมีบทบาทสำคัญยังไง

มอเตอร์รถยนต์ไฟฟ้าและรถไฮบริด (EV & Hybrid Motors) 

• มอเตอร์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ในรถ EV เป็นชนิด Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) ซึ่งใช้แม่เหล็กนีโอไดเมียมติดอยู่กับโรเตอร์ (Rotor) โดยตรง
• ทำให้มอเตอร์มีกำลังสูงในขนาดที่เล็กกว่ามอเตอร์ทั่วไปมาก ซึ่งช่วยให้รถมีระยะทางวิ่งต่อการชาร์จที่มากขึ้น
• การใช้แม่เหล็กนีโอไดเมียมในมอเตอร์ไฟฟ้าทำให้ได้ มอเตอร์ที่มีขนาดเล็กลง น้ำหนักเบาลง แต่มี ประสิทธิภาพสูง และ กำลังขับเคลื่อนที่แรง

กังหันลม (Wind Turbines) 

• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในกังหันลมขนาดใหญ่ใช้แม่เหล็กนีโอไดเมียมในการแปลงพลังงานกลจากการหมุนของใบพัดให้เป็นพลังงานไฟฟ้า
• นีโอไดเมียมถูกใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิด Direct-Drive ขนาดใหญ่ ทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ทันทีที่ใบพัดเริ่มหมุนโดยไม่ต้องใช้กล่องเกียร์ (Gearbox)

แม่เหล็กนีโอไดเมียม ถูกใช้ในหลายส่วนของเครื่องใช้ไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่ต้องมีการเคลื่อนที่ (มอเตอร์)

เครื่องซักผ้าและเครื่องอบผ้า

ในเครื่องซักผ้าและเครื่องอบผ้ารุ่นใหม่ ๆ จะนิยมใช้ มอเตอร์ขับตรง (Direct Drive Motor) ซึ่งใช้แม่เหล็กนีโอไดเมียมเป็นส่วนประกอบสำคัญ มอเตอร์ชนิดนี้จะติดตั้งเข้ากับถังซักโดยตรงโดยไม่มีสายพาน ทำให้เกิดข้อดีหลัก ๆ ได้แก่

• แรงบิดสูงขึ้นและมีประสิทธิภาพ
• ประหยัดพลังงานสูง
• ทำงานเงียบและลดการสั่นสะเทือน
• อายุการใช้งานยาวนาน

เครื่องดูดฝุ่นไร้สายและหุ่นยนต์ดูดฝุ่น

สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการกำลังดูดสูงและมีขนาดกะทัดรัด แม่เหล็กนีโอไดเมียมถูกใช้ใน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านความเร็วสูง (High-Speed Brushless DC Motor – BLDC) ข้อดีคือ

• แรงดูดทรงพลัง
• ขนาดเล็กและน้ำหนักเบา
• ทนทานและประสิทธิภาพสูง

เครื่องปรับอากาศ (คอมเพรสเซอร์)

แม่เหล็กนีโอไดเมียมถูกนำมาใช้ในมอเตอร์ของคอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศ (โดยเฉพาะคอมเพรสเซอร์แบบอินเวอร์เตอร์) เพื่อ

• เพิ่มประสิทธิภาพการประหยัดพลังงาน
• ควบคุมอุณหภูมิได้คงที่และแม่นยำ

ตู้เย็น (การปิดผนึกและมอเตอร์คอมเพรสเซอร์)

ถึงแม้แม่เหล็กที่ประตูส่วนใหญ่จะเป็นแถบยางแม่เหล็ก (Magnetic Rubber) แต่ในบางส่วนอาจมีการใช้แม่เหล็กนีโอไดเมียมหรือวัสดุแม่เหล็กประสิทธิภาพสูงเพื่อเสริมแรงดึงดูด ทำให้การปิดผนึกแน่นหนายิ่งขึ้น

• เช่นเดียวกับเครื่องปรับอากาศ ตู้เย็นรุ่นใหม่ ๆ ก็ใช้มอเตอร์คอมเพรสเซอร์แบบอินเวอร์เตอร์ที่อาศัยแม่เหล็กประสิทธิภาพสูงเพื่อลดการใช้พลังงาน

แม่เหล็กนีโอไดเมียมถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์อย่างแพร่หลาย เพราะมีคุณสมบัติเป็น แม่เหล็กถาวรที่ทรงพลังที่สุด ทำให้สามารถสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงในอุปกรณ์ขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพสูงได้

เครื่อง MRI (Magnetic Resonance Imaging)

• แม่เหล็กนีโอไดเมียมถูกใช้ในเครื่อง MRI ชนิด แม่เหล็กถาวร (Permanent Magnets) ซึ่งมักเป็นเครื่อง Open MRI หรือเครื่อง Low-Field MRI เพื่อสร้าง สนามแม่เหล็กหลัก ที่แรงและเสถียรสำหรับจัดเรียงโปรตอนในร่างกายและสร้างภาพเนื้อเยื่ออ่อนที่มีความละเอียด
• นอกจากนี้ แม่เหล็กนีโอไดเมียมยังถูกนำไปใช้ในส่วนของขดลวดสร้างสนามแม่เหล็กไล่ระดับ (Gradient Coils) เพื่อช่วยในการกำหนดตำแหน่งของสัญญาณในการถ่ายภาพ

ความจิ๋วแต่แจ๋วของแม่เหล็กนีโอไดเมียมทำให้มันมีประโยชน์ในงานที่ไม่ต้องการความซับซ้อน แต่ต้องการ แรงยึดเกาะสูงสุด ซึ่งสามารถนำไปใช้ในชีวิตประจำวันได้ดังนี้ค่ะ

ที่ยึดและตัวล็อก

• เนื่องจากมีความแรงสูง แม่เหล็กนีโอไดเมียมเลยสามารถใช้แทนสลักหรือตัวล็อกที่มีขนาดใหญ่ได้ค่ะ
• เช่น นำไปใช้เป็นตัวล็อกกระเป๋า ตัวล็อกฝาตู้หรือลิ้นชักแบบกดเปิด (Push-to-Open) ที่ต้องการแรงยึดเกาะสูงเพื่อป้องกันการเปิดออกเอง

งานจัดระเบียบ

• แม่เหล็กนีโอไดเมียม สามารถยึดมีดโลหะหนัก ๆ ให้ติดอยู่กับที่ได้อย่างมั่นคงและปลอดภัยโดยไม่ต้องกลัวหลุด
• ใช้เป็นที่เก็บมีดแม่เหล็ก ยึดมีดในครัวได้อย่างแน่นหนาและปลอดภัย
• ใช้เป็นที่เก็บเครื่องมือ สามารถนำมาสร้างแถบแม่เหล็กติดผนังสำหรับเก็บประแจ ไขควง หรือเครื่องมือโลหะอื่น ๆ ได้
• ใช้เป็นแม่เหล็กติดตู้เย็นแบบแรงสูง ใช้ยึดกระดาษหลาย ๆ แผ่น หรือของที่มีน้ำหนักมากกับตู้เย็นได้สบาย ๆ

แม่เหล็กนีโอไดเมียม หรือ แม่เหล็กแรงสูง มีหลายรูปทรง ได้แก่ แม่เหล็กทรงกลม แม่เหล็กทรงสี่เหลี่ยม แม่เหล็กทรงวงแหวน แม่เหล็กทรงลูกเต๋า แม่เหล็กทรงลูกบอล และแม่เหล็กรูปทรงพิเศษอื่น ๆ ซึ่งเป็นทรงมาตรฐานหลัก ๆ ที่ถูกออกแบบมาเพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานที่แตกต่างกัน

แม่เหล็กทรงกลม มีลักษณะแบนกลม เป็นรูปทรงที่ใช้มากที่สุด เนื่องจากมีกำลังดึงดูดที่แข็งแกร่งเมื่อเทียบกับขนาดเล็ก เหมาะสำหรับ

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก เช่น ลำโพง, หูฟัง, ไมโครโฟน 
• เซนเซอร์และสวิตช์
• เครื่อง MRI
• ที่ปิด/ล็อกแม่เหล็กสำหรับกล่องหรือประตู, แม่เหล็กติดตู้เย็น

แม่เหล็กทรงสี่เหลี่ยม เป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า เหมาะสำหรับงานที่ต้องการสนามแม่เหล็กที่สม่ำเสมอและมีพื้นที่ผิวสัมผัสมาก มักใช้ใน

• มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 
• เครื่องแยกแม่เหล็ก (Magnetic Separator) ใช้ในการดึงเศษโลหะออกจากสายพานลำเลียงหรือของเหลวในอุตสาหกรรม
• ระบบจับยึด (Holding Fixtures) ใช้ในงานอุตสาหกรรมสำหรับยึดชิ้นงาน

แม่เหล็กทรงวงแหวน (Ring) เป็นลักษณะกลม มีรูตรงกลาง ซึ่งรูตรงกลางทำให้สามารถติดตั้งเข้ากับแกนหมุนได้ง่าย ทำให้เหมาะสำหรับ

• มอเตอร์ไฟฟ้า ใช้เป็นส่วนประกอบที่หมุนได้ (Rotor) หรือส่วนที่อยู่กับที่ (Stator)
• คัปปลิ้งแม่เหล็ก (Magnetic Couplings)
• เซนเซอร์ เช่น เซ็นเซอร์วัดความเร็วรอบเครื่องยนต์ (RPM Sensor)

แม่เหล็กทรงลูกเต๋า (Cube) เป็นทรงสี่เหลี่ยมลูกบาศก์ (มีความยาว/กว้าง/สูงเท่ากันทั้งหมด) มักถูกนำไปใช้เป็น

• ชุดตัวต่อแม่เหล็ก (Magnetic Building Blocks)
• ใช้ในการสร้างเครื่องมือการแพทย์ที่ต้องการสนามแม่เหล็กที่สมมาตร
• งานฝีมือที่ต้องการแม่เหล็กขนาดเล็กแต่มีแรงดึงเท่ากันทุกด้าน

แม่เหล็กทรงลูกบอล มีลักษณะเป็นแม่เหล็กทรงกลมสมบูรณ์ มักจะถูกนำไปใช้เป็น

• ของเล่นแม่เหล็ก (Magnetic Toys) เพื่อส่งเสริมความคิดสร้างสรรค์และทักษะด้านมิติสัมพันธ์
• การทดลองทางวิทยาศาสตร์
• ชิ้นส่วนของข้อต่อที่ต้องการการหมุนอิสระหลายทิศทาง

แม่เหล็กรูปทรงพิเศษอื่น ๆ เป็นรูปทรงที่ถูกออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาการติดตั้ง หรือเพิ่มประสิทธิภาพในงานเฉพาะทาง อย่างเช่น

• Countersunk เป็นทรงกลมหรือทรงบล็อกที่มีรูเจาะแบบกรวยคล้ายหัวสกรู
• ทรงกระเบื้อง / ทรงโค้ง / ชิ้นส่วน เป็นชิ้นส่วนที่มีรูปร่างโค้งมน คล้ายเสี้ยวพระจันทร์ ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อประกอบกัน

ถึงแม้จะมีประโยชน์มากมาย และนำไปใช้ได้หลายอย่าง แต่เพราะความแรงของมันนี่แหละค่ะที่ทำให้เราต้องระวัง!

1. อันตรายจากการหนีบ แม่เหล็กนีโอไดเมียมขนาดกลางถึงใหญ่มีแรงดึงดูดมหาศาล สามารถหนีบผิวหนังหรือนิ้วมือ จนทำให้บาดเจ็บรุนแรง หรือถึงขั้นเลือดออกและกระดูกแตกได้เลย ควรจับด้วยความระมัดระวังนะคะ!
2. มีความเปราะบาง แม่เหล็กชนิดนี้ค่อนข้างเปราะ ถ้าปล่อยให้มันดูดเข้าหากันอย่างแรง หรือทำตกพื้น อาจจะ แตกหัก ได้ค่ะ
3. รบกวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สนามแม่เหล็กแรงสูงอาจ ลบข้อมูล จากแถบแม่เหล็กในบัตรเครดิต, ฮาร์ดดิสก์แบบเก่า, หรือรบกวนการทำงานของเครื่องกระตุ้นหัวใจ (Pacemakers) ได้ จึงควรเก็บให้ห่างจากอุปกรณ์เหล่านี้
4. อันตรายสำหรับเด็กเล็ก แม่เหล็กขนาดเล็กสามารถหยิบเข้าปากและกลืนลงไปได้ค่ะ และถ้ากลืนมากกว่าหนึ่งชิ้น แม่เหล็กจะดูดติดกันในลำไส้ ทำให้เกิดการอุดตันหรือทะลุ ซึ่งเป็นอันตรายถึงชีวิต!

หากใครกำลังมองหา อยากสั่งซื้อ แม่เหล็กนีโอไดเมียม หรือแม่เหล็กแรงสูง คุณภาพระดับอุตสาหกรรม ราคาโรงงาน สามารถ ติดต่อเซลล์ Kacha ได้เลยนะคะ เรามีให้เลือกหลายขนาด แถมสต็อกแน่น พร้อมส่ง!

ขอบคุณข้อมูลจาก

Adam Hill. (2024). What are Neodymium Magnets?.  All The Science. https://www.allthescience.org/what-are-neodymium-magnets.htm