Razvoj motora s permanentnim magnetima usko je povezan s razvojem materijala s permanentnim magnetima. Kina je prva zemlja u svijetu koja je otkrila magnetska svojstva materijala s permanentnim magnetima i primijenila ih u praksi. Prije više od 2000 godina, Kina je koristila magnetska svojstva materijala s trajnim magnetima za izradu kompasa, koji su igrali veliku ulogu u navigaciji, vojsci i drugim područjima, te su postali jedan od četiri velika izuma drevne Kine.
Prvi motor na svijetu, koji se pojavio 1920-ih, bio je motor s permanentnim magnetima koji je koristio permanentne magnete za generiranje pobudnih magnetskih polja. Međutim, trajni magnetni materijal koji se tada koristio bio je prirodni magnetit (Fe3O4), koji je imao vrlo nisku gustoću magnetske energije. Motor napravljen od njega bio je velikih dimenzija i ubrzo je zamijenjen elektromotorom na pobudu.
S brzim razvojem raznih motora i izumom trenutnih magnetizatora, ljudi su proveli dubinska istraživanja o mehanizmu, sastavu i proizvodnoj tehnologiji trajnih magnetskih materijala, te su sukcesivno otkrili niz trajnih magnetskih materijala kao što su ugljični čelik, volfram čelik (maksimalni produkt magnetske energije od oko 2,7 kJ/m3), i kobaltni čelik (maksimalni produkt magnetske energije od oko 7,2 kJ/m3).
Konkretno, pojava aluminij nikal kobalt trajnih magneta 1930-ih (maksimalni produkt magnetske energije može doseći 85 kJ/m3) i feritnih permanentnih magneta 1950-ih (maksimalni produkt magnetske energije može doseći 40 kJ/m3) uvelike su poboljšala magnetska svojstva , a različiti mikro i mali motori počeli su koristiti uzbudu s permanentnim magnetom. Snaga motora s permanentnim magnetima kreće se od nekoliko milivata do desetaka kilovata. Naširoko se koriste u vojnoj, industrijskoj i poljoprivrednoj proizvodnji te svakodnevnom životu, a njihova se proizvodnja dramatično povećala.
Sukladno tome, tijekom tog razdoblja napravljeni su pomaci u teoriji dizajna, metodama proračuna, magnetizaciji i tehnologiji proizvodnje motora s permanentnim magnetima, tvoreći skup metoda analize i istraživanja predstavljenih metodom dijagrama radnog dijagrama permanentnog magneta. Međutim, koercitivna sila AlNiCo permanentnih magneta je niska (36-160 kA/m), a remanentna magnetska gustoća feritnih permanentnih magneta nije visoka (0,2-0,44 T), što ograničava područje njihove primjene u motorima.
Tek u 1960-im i 1980-im godinama jedan za drugim pojavili su se kobaltni trajni magneti rijetke zemlje i trajni magneti od neodimijskog željeza i bora (koji se zajednički nazivaju trajni magneti rijetke zemlje). Njihova izvrsna magnetska svojstva visoke gustoće remanentnog magneta, visoke koercitivne sile, visokog produkta magnetske energije i linearne krivulje demagnetizacije posebno su prikladna za proizvodnju motora, čime se razvoj motora s trajnim magnetima uvodi u novo povijesno razdoblje.
1. Trajni magnetski materijali
Materijali trajnih magneta koji se obično koriste u motorima uključuju sinterirane magnete i spojene magnete, glavne vrste su aluminij nikal kobalt, ferit, samarij kobalt, neodimij željezo bor itd.
Alnico: Alnico trajni magnetni materijal jedan je od najranijih naširoko korištenih trajnih magnetskih materijala, a postupak i tehnologija njegove pripreme relativno su zreli.
Trajni ferit: U 1950-ima, ferit je počeo cvjetati, posebno u 1970-ima, kada je stroncijev ferit s dobrom koercitivnošću i magnetskom energijom pušten u proizvodnju u velikim količinama, brzo šireći upotrebu trajnog ferita. Kao nemetalni magnetski materijal, ferit nema nedostatke lake oksidacije, niske Curiejeve temperature i visoke cijene metalnih materijala s permanentnim magnetima, pa je vrlo popularan.
Samarij kobalt: trajni magnetni materijal s izvrsnim magnetskim svojstvima koji se pojavio sredinom 1960-ih i ima vrlo stabilne performanse. Samarij kobalt je posebno pogodan za proizvodnju motora u smislu magnetskih svojstava, ali zbog svoje visoke cijene uglavnom se koristi u istraživanju i razvoju vojnih motora kao što su zrakoplovstvo, zrakoplovstvo i oružje, te motora u područjima visoke tehnologije gdje visoke performanse i cijena nisu glavni faktor.
NdFeB: NdFeB magnetski materijal je legura neodimija, željeznog oksida itd., također poznat kao magnetski čelik. Ima iznimno visok produkt magnetske energije i koercitivnu silu. U isto vrijeme, prednosti visoke gustoće energije čine NdFeB trajne magnetske materijale naširoko korištenim u modernoj industriji i elektroničkoj tehnologiji, omogućujući minijaturiziranje, olakšavanje i stanjivanje opreme kao što su instrumenti, elektroakustički motori, magnetsko odvajanje i magnetizacija. Budući da sadrži veliku količinu neodimija i željeza, lako hrđa. Površinska kemijska pasivizacija jedno je od trenutno najboljih rješenja.
Otpornost na koroziju, maksimalna radna temperatura, učinak obrade, oblik krivulje demagnetizacije,
i usporedba cijena često korištenih materijala s permanentnim magnetima za motore (slika)
2.Utjecaj oblika i tolerancije magnetskog čelika na performanse motora
1. Utjecaj debljine magnetskog čelika
Kada je unutarnji ili vanjski magnetski krug fiksiran, zračni raspor se smanjuje, a efektivni magnetski tok se povećava kada se debljina povećava. Očigledna manifestacija je da se brzina praznog hoda smanjuje, a struja praznog hoda smanjuje pod istim rezidualnim magnetizmom, a maksimalna učinkovitost motora raste. Međutim, postoje i nedostaci, kao što su povećane komutacijske vibracije motora i relativno strmija krivulja učinkovitosti motora. Stoga, debljina magnetskog čelika motora treba biti što je moguće dosljednija kako bi se smanjile vibracije.
2.Utjecaj širine magnetskog čelika
Za usko postavljene magnete motora bez četkica, ukupni kumulativni razmak ne smije biti veći od 0,5 mm. Ako je premali, neće se instalirati. Ako je prevelik, motor će vibrirati i smanjiti učinkovitost. To je zato što položaj Hallovog elementa koji mjeri položaj magneta ne odgovara stvarnom položaju magneta, a širina mora biti dosljedna, inače će motor imati nisku učinkovitost i velike vibracije.
Kod brušenih motora postoji određeni razmak između magneta, koji je rezerviran za prijelaznu zonu mehaničke komutacije. Iako postoji praznina, većina proizvođača ima stroge postupke ugradnje magneta kako bi se osigurala točnost ugradnje kako bi se osigurao točan položaj ugradnje magneta motora. Ako širina magneta premašuje, neće biti instaliran; ako je širina magneta premala, to će uzrokovati neusklađenost magneta, motor će jače vibrirati i učinkovitost će se smanjiti.
3. Utjecaj veličine skošenja i neskošenja magnetskog čelika
Ako se skošenje ne napravi, brzina promjene magnetskog polja na rubu magnetskog polja motora bit će velika, uzrokujući pulsiranje motora. Što je skošenje veće, vibracije su manje. Međutim, skošenje općenito uzrokuje određeni gubitak u magnetskom toku. Za neke specifikacije, gubitak magnetskog toka je 0,5~1,5% kada je skošenje 0,8. Za brušene motore s niskim preostalim magnetizmom, odgovarajuće smanjenje veličine skošenja pomoći će kompenzirati preostali magnetizam, ali će se pulsiranje motora povećati. Općenito govoreći, kada je rezidualni magnetizam nizak, tolerancija u smjeru duljine može se odgovarajuće povećati, što može povećati efektivni magnetski tok do određene mjere i zadržati performanse motora u osnovi nepromijenjenima.
3. Napomene o motorima s permanentnim magnetima
1. Struktura i dizajn magnetskog kruga
Kako bi se dala potpuna igra magnetskim svojstvima raznih materijala s permanentnim magnetima, posebno izvrsnim magnetskim svojstvima trajnih magneta rijetke zemlje, i proizveli ekonomični motori s permanentnim magnetima, nije moguće jednostavno primijeniti metode proračuna strukture i dizajna tradicionalni motori s permanentnim magnetima ili motori s elektromagnetskom pobudom. Moraju se uspostaviti novi koncepti dizajna za ponovnu analizu i poboljšanje strukture magnetskog kruga. S brzim razvojem računalne hardverske i softverske tehnologije, kao i stalnim poboljšanjem modernih metoda dizajna kao što su numerički proračun elektromagnetskog polja, optimizacijski dizajn i tehnologija simulacije, te kroz zajedničke napore akademske i inženjerske zajednice motorista, došlo je do pomaka napravljen u teoriji dizajna, metodama proračuna, strukturnim procesima i tehnologijama upravljanja motora s trajnim magnetima, tvoreći cjeloviti skup metoda analize i istraživanja i računalno potpomognut softver za analizu i dizajn koji kombinira numerički proračun elektromagnetskog polja i analitičko rješenje ekvivalentnog magnetskog kruga, i kontinuirano se poboljšava.
2. Problem nepovratne demagnetizacije
Ako je dizajn ili uporaba nepravilna, motor s permanentnim magnetom može proizvesti ireverzibilnu demagnetizaciju ili demagnetizaciju, kada je temperatura previsoka (NdFeB trajni magnet) ili preniska (feritni trajni magnet), pod reakcijom armature uzrokovanom udarnom strujom, ili pod jakim mehaničkim vibracijama, koje će smanjiti performanse motora i čak ga učiniti neupotrebljivim. Stoga je potrebno proučiti i razviti metode i uređaje prikladne za proizvođače motora za provjeru toplinske stabilnosti materijala s trajnim magnetima i za analizu sposobnosti protiv demagnetiziranja različitih strukturnih oblika, tako da se odgovarajuće mjere mogu poduzeti tijekom projektiranja i proizvodnje. kako bi se osiguralo da motor s permanentnim magnetom ne izgubi magnetizam.
3. Problemi s troškovima
Budući da su trajni magneti s rijetkim zemljama još uvijek relativno skupi, cijena motora s permanentnim magnetima s rijetkim zemljama općenito je viša nego kod motora s električnom pobudom, što treba nadoknaditi visokim performansama i uštedama u operativnim troškovima. U nekim prilikama, kao što su motori glasovnih zavojnica za diskovne pogone računala, upotreba NdFeB trajnih magneta poboljšava performanse, značajno smanjuje volumen i masu i smanjuje ukupne troškove. Prilikom projektiranja potrebno je napraviti usporedbu performansi i cijene na temelju specifičnih prilika i zahtjeva uporabe, te inovirati strukturne procese i optimizirati dizajne kako bi se smanjili troškovi.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Stopa demagnetizacije magnetskog čelika motora s permanentnim magnetom nije veća od jedne tisućinke godišnje.
Materijal trajnog magneta rotora motora s permanentnim magnetom naše tvrtke usvaja proizvod visoke magnetske energije i visoku intrinzičnu koercitivnost sinterirani NdFeB, a konvencionalni stupnjevi su N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, itd. Uzmimo N38SH, često korišteni razred naše tvrtke , kao primjer: 38- predstavlja produkt maksimalne magnetske energije od 38MGOe; SH predstavlja maksimalnu otpornost na temperaturu od 150 ℃. UH ima maksimalnu otpornost na temperaturu od 180 ℃. Tvrtka je dizajnirala profesionalne alate i pričvršćivače za vođenje za sklapanje magnetskog čelika i kvalitativno analizirala polaritet sastavljenog magnetskog čelika razumnim sredstvima, tako da je relativna vrijednost magnetskog toka svakog magnetskog čelika s utorom bliska, što osigurava simetriju magnetskog čelika. krug i kvalitetu montaže magnetskog čelika.
Autorska prava: Ovaj članak je reprint WeChat javnog broja “današnji motor”, izvorna poveznica https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Ovaj članak ne predstavlja stavove naše tvrtke. Ako imate drugačije mišljenje ili stavove, ispravite nas!
Vrijeme objave: 30. kolovoza 2024