Razvoj motora s trajnim magnetima usko je povezan s razvojem materijala s trajnim magnetima. Kina je prva zemlja u svijetu koja je otkrila magnetska svojstva materijala s trajnim magnetima i primijenila ih u praksi. Prije više od 2.000 godina, Kina je koristila magnetska svojstva materijala trajnih magneta za izradu kompasa, koji su igrali ogromnu ulogu u navigaciji, vojsci i drugim poljima i postali jedan od četiri velika izuma drevne Kine.
Prvi motor na svijetu, koji se pojavio 1920-ih, bio je motor s trajnim magnetima koji je koristio trajne magnete za generiranje pobudnih magnetnih polja. Međutim, trajni magnet koji je korišten u to vrijeme bio je prirodni magnetit (Fe3O4), koji je imao vrlo nisku gustinu magnetske energije. Motor napravljen od njega bio je velikih dimenzija i ubrzo je zamijenjen električnim uzbudnim motorom.
S brzim razvojem različitih motora i izumom strujnih magnetizatora, ljudi su proveli dubinsko istraživanje mehanizma, sastava i tehnologije proizvodnje trajnih magnetnih materijala, te su sukcesivno otkrili razne trajne magnetne materijale kao što su ugljični čelik, volfram. čelika (maksimalni proizvod magnetne energije od oko 2,7 kJ/m3), i kobalt čelika (maksimalni proizvod magnetne energije od oko 7,2 kJ/m3).
Konkretno, pojava aluminijskih nikl-kobalt trajnih magneta 1930-ih (maksimalni proizvod magnetske energije može doseći 85 kJ/m3) i feritnih trajnih magneta 1950-ih (maksimalni proizvod magnetske energije može doseći 40 kJ/m3) značajno su poboljšali magnetska svojstva. , a razni mikro i mali motori su počeli koristiti uzbudu s trajnim magnetom. Snaga motora s trajnim magnetom se kreće od nekoliko milivata do desetina kilovata. Široko se koriste u vojnoj, industrijskoj i poljoprivrednoj proizvodnji i svakodnevnom životu, a njihova proizvodnja je dramatično porasla.
Shodno tome, u ovom periodu napravljeni su pomaci u teoriji projektovanja, metodama proračuna, magnetizaciji i tehnologiji proizvodnje motora sa trajnim magnetima, formirajući skup metoda analize i istraživanja predstavljenih metodom dijagrama radnog dijagrama permanentnog magneta. Međutim, koercitivna sila AlNiCo trajnih magneta je niska (36-160 kA/m), a remanentna magnetna gustina feritnih permanentnih magneta nije visoka (0,2-0,44 T), što ograničava njihov opseg primjene u motorima.
Tek 1960-ih i 1980-ih godina, trajni magneti od rijetkih zemalja kobalta i neodimijum željezo-bor trajni magneti (zajednički poznati kao trajni magneti rijetkih zemalja) su izašli jedan za drugim. Njihova izvrsna magnetna svojstva visoke remanentne magnetne gustine, visoke koercivne sile, proizvoda visoke magnetne energije i krivulje linearne demagnetizacije posebno su pogodna za proizvodnju motora, čime su uveli razvoj motora s trajnim magnetima u novi istorijski period.
1.Permanentni magnetni materijali
Materijali trajnih magneta koji se obično koriste u motorima uključuju sinterirane magnete i vezane magnete, glavni tipovi su aluminij nikl kobalt, ferit, samarijum kobalt, neodimijum željezo bor, itd.
Alnico: Alnico materijal sa trajnim magnetom je jedan od najranijih široko korišćenih materijala sa trajnim magnetom, a njegov proces i tehnologija pripreme su relativno zreli.
Trajni ferit: 1950-ih godina ferit je počeo cvjetati, posebno 1970-ih, kada je stroncij ferit s dobrom koercitivnom i magnetskom energijom stavljen u proizvodnju u velikim količinama, što je brzo proširilo upotrebu trajnog ferita. Kao nemetalni magnetni materijal, ferit nema nedostatke lake oksidacije, niske Curie temperature i visoke cijene metalnih trajnih magnetnih materijala, pa je vrlo popularan.
Samarijum kobalt: Trajni magnetni materijal sa odličnim magnetnim svojstvima koji se pojavio sredinom 1960-ih i ima vrlo stabilne performanse. Samarijum kobalt je posebno pogodan za proizvodnju motora u smislu magnetnih svojstava, ali se zbog svoje visoke cene uglavnom koristi u istraživanju i razvoju vojnih motora kao što su avijacija, vazduhoplovstvo i oružje, kao i motora u oblastima visoke tehnologije gde visoke performanse i cijena nisu glavni faktor.
NdFeB: NdFeB magnetni materijal je legura neodimija, željeznog oksida, itd., također poznat kao magnetni čelik. Ima izuzetno visok proizvod magnetne energije i prisilnu silu. Istovremeno, prednosti visoke gustoće energije čine NdFeB trajne magnetne materijale široko korištenim u modernoj industriji i elektronskoj tehnologiji, što omogućava minijaturizaciju, olakšanje i tanku opremu kao što su instrumenti, elektroakustični motori, magnetna separacija i magnetizacija. Budući da sadrži veliku količinu neodimija i željeza, lako je zarđati. Površinska kemijska pasivizacija je jedno od najboljih rješenja trenutno.
Otpornost na koroziju, maksimalna radna temperatura, performanse obrade, oblik krivulje demagnetizacije,
i poređenje cijena najčešće korištenih trajnih magnetnih materijala za motore (slika)
2.Utjecaj oblika i tolerancije magnetnog čelika na performanse motora
1. Utjecaj debljine magnetnog čelika
Kada je unutrašnji ili vanjski magnetni krug fiksiran, zračni jaz se smanjuje, a efektivni magnetni tok se povećava kada se debljina povećava. Očigledna manifestacija je da se brzina praznog hoda smanjuje i struja praznog hoda smanjuje pod istim zaostalim magnetizmom, a maksimalna efikasnost motora se povećava. Međutim, postoje i nedostaci, kao što su povećane komutacijske vibracije motora i relativno strmija kriva efikasnosti motora. Stoga, debljina magnetnog čelika motora treba biti što je moguće konzistentnija kako bi se smanjile vibracije.
2.Utjecaj širine magnetnog čelika
Za blisko raspoređene magnete motora bez četkica, ukupni kumulativni razmak ne može biti veći od 0,5 mm. Ako je premala, neće se instalirati. Ako je prevelik, motor će vibrirati i smanjiti efikasnost. To je zato što položaj Hallovog elementa koji mjeri položaj magneta ne odgovara stvarnom položaju magneta, a širina mora biti konzistentna, inače će motor imati nisku efikasnost i velike vibracije.
Za brušene motore postoji određeni razmak između magneta koji je rezerviran za prijelaznu zonu mehaničke komutacije. Iako postoji praznina, većina proizvođača ima stroge procedure ugradnje magneta kako bi osigurala točnost instalacije kako bi se osigurala točna pozicija magneta motora. Ako širina magneta premašuje, neće biti instaliran; ako je širina magneta premala, to će uzrokovati neusklađenost magneta, motor će vibrirati više, a efikasnost će biti smanjena.
3.Utjecaj magnetskog čelika veličine ivice i ne-košenja
Ako se skošenje ne izvrši, brzina promjene magnetnog polja na rubu magnetnog polja motora će biti velika, uzrokujući pulsiranje motora. Što je veća kosina, to su manje vibracije. Međutim, skošenje općenito uzrokuje određeni gubitak magnetskog toka. Za neke specifikacije, gubitak magnetnog fluksa je 0,5~1,5% kada je iskosa 0,8. Za brušene motore sa niskim rezidualnim magnetizmom, odgovarajuće smanjenje veličine ivice pomoći će kompenzirati preostali magnetizam, ali će se pulsiranje motora povećati. Uopšteno govoreći, kada je rezidualni magnetizam nizak, tolerancija u smjeru dužine može se na odgovarajući način povećati, što može povećati efektivni magnetni tok do određene mjere i zadržati performanse motora u osnovi nepromijenjenim.
3.Napomene o motorima s trajnim magnetima
1. Struktura magnetnog kola i proračun dizajna
Kako bi se u potpunosti iskoristile magnetska svojstva različitih materijala s trajnim magnetima, posebno odlična magnetna svojstva trajnih magneta rijetkih zemalja, te proizveli ekonomični motori s trajnim magnetima, nije moguće jednostavno primijeniti metode proračuna strukture i dizajna tradicionalni motori s trajnim magnetima ili elektromagnetni motori pobude. Moraju se uspostaviti novi koncepti dizajna kako bi se ponovo analizirala i poboljšala struktura magnetnog kola. Brzim razvojem računarske hardverske i softverske tehnologije, kao i kontinuiranim unapređenjem savremenih metoda projektovanja kao što su numerički proračun elektromagnetskog polja, optimizacijski dizajn i simulaciona tehnologija, a zajedničkim naporima motorističke akademske i inženjerske zajednice, ostvareni su iskori. izrađene u teoriji projektovanja, metodama proračuna, konstrukcijskim procesima i upravljačkim tehnologijama motora sa trajnim magnetima, čineći kompletan skup metoda analize i istraživanja i kompjuterski potpomognutog softvera za analizu i projektovanje koji kombinuje numerički proračun elektromagnetnog polja i analitičko rešenje ekvivalentnog magnetnog kola, i stalno se poboljšava.
2. Nepovratni problem demagnetizacije
Ako je dizajn ili upotreba neispravna, motor s permanentnim magnetom može izazvati nepovratnu demagnetizaciju ili demagnetizaciju, kada je temperatura previsoka (NdFeB permanentni magnet) ili preniska (feritni permanentni magnet), pod reakcijom armature uzrokovane udarnom strujom, ili pod jakim mehaničkim vibracijama, što će smanjiti performanse motora, pa čak i učiniti ga neupotrebljivim. Stoga je potrebno proučiti i razviti metode i uređaje pogodne za proizvođače motora za provjeru termičke stabilnosti materijala s trajnim magnetima, te analizirati antidemagnetizacijske sposobnosti različitih konstruktivnih oblika, kako bi se pri projektovanju i proizvodnji mogle poduzeti odgovarajuće mjere. kako bi se osiguralo da motor s permanentnim magnetom ne izgubi magnetizam.
3. Troškovi
Budući da su trajni magneti od rijetkih zemalja još uvijek relativno skupi, cijena motora s trajnim magnetima rijetkih zemalja je općenito veća od cijene električnih pobudnih motora, što treba nadoknaditi visokim performansama i uštedom u operativnim troškovima. U nekim slučajevima, kao što su motori sa zavojnicama za kompjuterske disk jedinice, upotreba NdFeB trajnih magneta poboljšava performanse, značajno smanjuje volumen i masu i smanjuje ukupne troškove. Prilikom projektovanja potrebno je napraviti poređenje performansi i cijene na osnovu specifičnih prilika i zahtjeva, te inovirati strukturalne procese i optimizirati dizajn kako bi se smanjili troškovi.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Brzina demagnetizacije magnetnog čelika motora s permanentnim magnetom nije veća od jedne tisućinke godišnje.
Trajni magnetni materijal rotora motora s permanentnim magnetom naše kompanije usvaja proizvod visoke magnetne energije i visoku intrinzičnu koercitivnost sinterovanog NdFeB, a konvencionalni razredi su N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, itd. Uzmite N38SH, najčešće korišteni razred naše kompanije , kao primjer: 38- predstavlja maksimalni proizvod magnetne energije od 38MGOe; SH predstavlja maksimalnu temperaturnu otpornost od 150℃. UH ima maksimalnu temperaturnu otpornost od 180℃. Kompanija je dizajnirala profesionalne alate i vodiče za montažu magnetnog čelika i kvalitativno analizirala polaritet sastavljenog magnetnog čelika sa razumnim sredstvima, tako da je relativna vrijednost magnetnog fluksa svakog proreznog magnetnog čelika bliska, što osigurava simetriju magnetnog čelika. kola i kvalitetu sklopa magnetnog čelika.
Autorska prava: Ovaj članak je reprint WeChat javnog broja "današnji motor", originalni link https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Ovaj članak ne predstavlja stavove naše kompanije. Ako imate drugačija mišljenja ili stavove, ispravite nas!
Vrijeme objave: 30.08.2024