Vývoj motorov s permanentnými magnetmi úzko súvisí s vývojom materiálov s permanentnými magnetmi. Čína je prvou krajinou na svete, ktorá objavila magnetické vlastnosti materiálov s permanentnými magnetmi a uplatnila ich v praxi. Pred viac ako 2000 rokmi Čína využila magnetické vlastnosti materiálov s permanentnými magnetmi na výrobu kompasov, ktoré zohrali obrovskú úlohu v navigácii, vo vojenskej oblasti a v iných oblastiach a stali sa jedným zo štyroch veľkých vynálezov starovekej Číny.
Prvý motor na svete, ktorý sa objavil v 20. rokoch 20. storočia, bol motor s permanentným magnetom, ktorý využíval permanentné magnety na generovanie budiacich magnetických polí. Ako materiál permanentných magnetov sa však v tom čase používal prírodný magnetit (Fe3O4), ktorý mal veľmi nízku hustotu magnetickej energie. Motor vyrobený z neho bol veľkých rozmerov a bol čoskoro nahradený elektrickým budiacim motorom.
S rýchlym vývojom rôznych motorov a vynálezom súčasných magnetizérov ľudia vykonali hĺbkový výskum mechanizmu, zloženia a technológie výroby permanentných magnetických materiálov a postupne objavili rôzne permanentne magnetické materiály, ako je uhlíková oceľ, volfrám. oceľ (maximálny súčin magnetickej energie približne 2,7 kJ/m3) a kobaltová oceľ (maximálny súčin magnetickej energie približne 7,2 kJ/m3).
Najmä vzhľad hliníkových a niklových kobaltových permanentných magnetov v 30-tych rokoch (maximálny produkt magnetickej energie môže dosiahnuť 85 kJ/m3) a feritových permanentných magnetov v 50-tych rokoch (maximálny produkt magnetickej energie môže dosiahnuť 40 kJ/m3) výrazne zlepšil magnetické vlastnosti. a rôzne mikro a malé motory začali využívať budenie permanentnými magnetmi. Výkon motorov s permanentnými magnetmi sa pohybuje od niekoľkých miliwattov až po desiatky kilowattov. Sú široko používané vo vojenskej, priemyselnej a poľnohospodárskej výrobe a každodennom živote a ich produkcia sa dramaticky zvýšila.
V súlade s tým počas tohto obdobia došlo k prelomom v teórii návrhu, výpočtových metódach, magnetizácii a technológii výroby motorov s permanentnými magnetmi, čím sa vytvoril súbor analytických a výskumných metód reprezentovaných metódou diagramu pracovného diagramu permanentných magnetov. Koercitívna sila permanentných magnetov AlNiCo je však nízka (36-160 kA/m) a remanentná magnetická hustota feritových permanentných magnetov nie je vysoká (0,2-0,44 T), čo obmedzuje rozsah ich použitia v motoroch.
Až v 60. a 80. rokoch 20. storočia sa jeden po druhom objavili kobaltové permanentné magnety vzácnych zemín a neodýmové železobórové permanentné magnety (súhrnne označované ako permanentné magnety vzácnych zemín). Ich vynikajúce magnetické vlastnosti vysokej remanentnej magnetickej hustoty, vysokej koercitívnej sily, vysokého magnetického energetického produktu a lineárnej demagnetizačnej krivky sú obzvlášť vhodné na výrobu motorov, čím posúvajú vývoj motorov s permanentnými magnetmi do nového historického obdobia.
1.Permanentné magnetické materiály
Materiály permanentných magnetov bežne používané v motoroch zahŕňajú spekané magnety a viazané magnety, hlavné typy sú hliník nikel kobalt, ferit, kobalt samárium, neodým železo bór atď.
Alnico: Materiál s permanentnými magnetmi Alnico je jedným z prvých široko používaných materiálov s permanentnými magnetmi a jeho prípravný proces a technológia sú relatívne vyspelé.
Permanentný ferit: V 50. rokoch 20. storočia začal prekvitať ferit, najmä v 70. rokoch, keď sa vo veľkých množstvách začal vyrábať ferit strontnatý s dobrou koercitivitou a magnetickou energiou, čím sa rýchlo rozšírilo používanie permanentného feritu. Ako nekovový magnetický materiál nemá ferit nevýhody ľahkej oxidácie, nízkej Curieovej teploty a vysokých nákladov na kovové materiály s permanentnými magnetmi, takže je veľmi populárny.
Samarium kobalt: Materiál s permanentným magnetom s vynikajúcimi magnetickými vlastnosťami, ktorý sa objavil v polovici 60-tych rokov a má veľmi stabilný výkon. Samarium kobalt je obzvlášť vhodný na výrobu motorov z hľadiska magnetických vlastností, ale pre svoju vysokú cenu sa používa najmä pri výskume a vývoji vojenských motorov, ako sú letectvo, kozmonautika a zbrane, a motorov v high-tech oblastiach, kde vysoký výkon a cena nie sú hlavným faktorom.
NdFeB: Magnetický materiál NdFeB je zliatina neodýmu, oxidu železa atď., Známa tiež ako magnetická oceľ. Má extrémne vysoký produkt magnetickej energie a donucovaciu silu. Výhody vysokej hustoty energie zároveň robia materiály s permanentnými magnetmi NdFeB široko používané v modernom priemysle a elektronických technológiách, čo umožňuje miniaturizovať, odľahčovať a stenčovať zariadenia, ako sú nástroje, elektroakustické motory, magnetická separácia a magnetizácia. Keďže obsahuje veľké množstvo neodýmu a železa, ľahko hrdzavie. Povrchová chemická pasivácia je v súčasnosti jedným z najlepších riešení.
Odolnosť proti korózii, maximálna prevádzková teplota, výkon spracovania, tvar demagnetizačnej krivky,
a porovnanie cien bežne používaných materiálov s permanentnými magnetmi pre motory (obrázok)
2.Vplyv tvaru magnetickej ocele a tolerancie na výkon motora
1. Vplyv hrúbky magnetickej ocele
Keď je vnútorný alebo vonkajší magnetický obvod pevný, vzduchová medzera sa zmenšuje a efektívny magnetický tok sa zvyšuje so zvyšovaním hrúbky. Zjavným prejavom je, že otáčky naprázdno klesajú a prúd naprázdno klesá pri rovnakom zvyškovom magnetizme a zvyšuje sa maximálna účinnosť motora. Existujú však aj nevýhody, ako sú zvýšené komutačné vibrácie motora a relatívne strmšia krivka účinnosti motora. Preto by hrúbka magnetickej ocele motora mala byť čo najkonzistentnejšia, aby sa znížili vibrácie.
2.Vplyv šírky magnetickej ocele
V prípade tesne umiestnených bezkomutátorových magnetov motora nemôže celková kumulatívna medzera presiahnuť 0,5 mm. Ak je príliš malý, nenainštaluje sa. Ak je príliš veľký, motor bude vibrovať a zníži účinnosť. Je to preto, že poloha Hallovho prvku, ktorý meria polohu magnetu, nezodpovedá skutočnej polohe magnetu a šírka musí byť konzistentná, inak bude mať motor nízku účinnosť a veľké vibrácie.
Pri kartáčovaných motoroch je medzi magnetmi určitá medzera, ktorá je vyhradená pre prechodovú zónu mechanickej komutácie. Aj keď existuje medzera, väčšina výrobcov má prísne postupy inštalácie magnetov na zabezpečenie presnosti inštalácie, aby sa zabezpečila presná poloha inštalácie magnetu motora. Ak šírka magnetu presiahne, nebude nainštalovaný; ak je šírka magnetu príliš malá, spôsobí to nesprávne zarovnanie magnetu, motor bude viac vibrovať a účinnosť sa zníži.
3.Vplyv veľkosti magnetického oceľového skosenia a bez skosenia
Ak sa skosenie nevykoná, rýchlosť zmeny magnetického poľa na okraji magnetického poľa motora bude veľká, čo spôsobí pulzáciu motora. Čím väčšie je skosenie, tým menšie sú vibrácie. Avšak skosenie vo všeobecnosti spôsobuje určitú stratu magnetického toku. Pre niektoré špecifikácie je strata magnetického toku 0,5 ~ 1,5%, keď je skosenie 0,8. Pre kartáčované motory s nízkym zvyškovým magnetizmom vhodné zmenšenie veľkosti skosenia pomôže kompenzovať zvyškový magnetizmus, ale zvýši sa pulzácia motora. Všeobecne povedané, keď je zvyškový magnetizmus nízky, tolerancia v smere dĺžky sa môže primerane zväčšiť, čo môže do určitej miery zvýšiť efektívny magnetický tok a zachovať výkon motora v podstate nezmenený.
3.Poznámky k motorom s permanentným magnetom
1. Štruktúra magnetického obvodu a návrhový výpočet
Aby sa naplno prejavili magnetické vlastnosti rôznych materiálov s permanentnými magnetmi, najmä vynikajúce magnetické vlastnosti permanentných magnetov vzácnych zemín, a aby sa vyrábali cenovo výhodné motory s permanentnými magnetmi, nie je možné jednoducho použiť metódy výpočtu konštrukcie a konštrukcie. tradičné motory s permanentným magnetom alebo motory s elektromagnetickým budením. Na opätovnú analýzu a zlepšenie štruktúry magnetického obvodu je potrebné vytvoriť nové koncepcie dizajnu. S rýchlym vývojom počítačového hardvéru a softvérovej technológie, ako aj neustálym zdokonaľovaním moderných metód navrhovania, ako sú numerické výpočty elektromagnetického poľa, optimalizačné navrhovanie a simulačné technológie, a vďaka spoločnému úsiliu akademických a inžinierskych komunít motorových vozidiel boli dosiahnuté prelomy. vyrobené v oblasti teórie dizajnu, výpočtových metód, konštrukčných procesov a riadiacich technológií motorov s permanentnými magnetmi, ktoré tvoria kompletný súbor analytických a výskumných metód a počítačom podporovaného analytického a návrhového softvéru, ktorý kombinuje numerické výpočty elektromagnetického poľa a ekvivalentné analytické riešenie magnetických obvodov, a sa neustále zlepšuje.
2. Problém nevratnej demagnetizácie
Ak je konštrukcia alebo použitie nesprávne, motor s permanentným magnetom môže spôsobiť nevratnú demagnetizáciu alebo demagnetizáciu, keď je teplota príliš vysoká (permanentný magnet NdFeB) alebo príliš nízka (feritový permanentný magnet), pod reakciou kotvy spôsobenou nárazovým prúdom, alebo pri silných mechanických vibráciách, ktoré znížia výkon motora a dokonca ho urobia nepoužiteľným. Preto je potrebné študovať a vyvíjať metódy a zariadenia vhodné pre výrobcov motorov na kontrolu tepelnej stability materiálov s permanentnými magnetmi a analyzovať antidemagnetizačné schopnosti rôznych štruktúrnych foriem, aby bolo možné prijať zodpovedajúce opatrenia počas návrhu a výroby. aby sa zabezpečilo, že motor s permanentným magnetom nestratí magnetizmus.
3. Problémy s nákladmi
Pretože permanentné magnety vzácnych zemín sú stále relatívne drahé, náklady na motory s permanentnými magnetmi vzácnych zemín sú vo všeobecnosti vyššie ako náklady na elektrické budiace motory, čo je potrebné kompenzovať ich vysokým výkonom a úsporou prevádzkových nákladov. V niektorých prípadoch, ako sú motory s hlasovou cievkou pre počítačové diskové jednotky, použitie permanentných magnetov NdFeB zlepšuje výkon, výrazne znižuje objem a hmotnosť a znižuje celkové náklady. Pri projektovaní je potrebné vykonať porovnanie výkonu a ceny na základe konkrétnych príležitostí a požiadaviek, inovovať konštrukčné procesy a optimalizovať návrhy s cieľom znížiť náklady.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Miera demagnetizácie magnetickej ocele motora s permanentným magnetom nie je väčšia ako jedna tisícina za rok.
Materiál permanentného magnetu rotora motora s permanentným magnetom našej spoločnosti využíva produkt s vysokou magnetickou energiou a sintrovaný NdFeB s vysokou vnútornou koercitivitou a konvenčné triedy sú N38SH, N38UH, N40UH, N42UH atď. Vezmite N38SH, bežne používanú triedu našej spoločnosti , ako príklad: 38- predstavuje maximálny produkt magnetickej energie 38MGOe; SH predstavuje maximálnu teplotnú odolnosť 150 ℃. UH má maximálnu teplotnú odolnosť 180℃. Spoločnosť navrhla profesionálne nástrojové a vodiace prípravky na montáž magnetickej ocele a kvalitatívne analyzovala polaritu zostavenej magnetickej ocele primeranými prostriedkami tak, aby hodnota relatívneho magnetického toku každej štrbinovej magnetickej ocele bola blízka, čo zaisťuje symetriu magnetickej ocele. obvod a kvalita montáže magnetickej ocele.
Copyright: Tento článok je pretlačou verejného čísla WeChat „dnešný motor“, pôvodný odkaz https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Tento článok nereprezentuje názory našej spoločnosti. Ak máte iné názory alebo názory, opravte nás!
Čas odoslania: 30. augusta 2024