Dezvoltarea motoarelor cu magnet permanenti este strans legata de dezvoltarea materialelor cu magnet permanenti. China este prima țară din lume care a descoperit proprietățile magnetice ale materialelor cu magnet permanenți și le-a aplicat în practică. Cu mai bine de 2.000 de ani în urmă, China a folosit proprietățile magnetice ale materialelor cu magnet permanenți pentru a face busole, care au jucat un rol uriaș în navigație, în domeniul militar și în alte domenii și a devenit una dintre cele patru mari invenții ale Chinei antice.
Primul motor din lume, care a apărut în anii 1920, a fost un motor cu magnet permanenți care folosea magneți permanenți pentru a genera câmpuri magnetice de excitație. Cu toate acestea, materialul cu magnet permanent folosit la acea vreme era magnetita naturală (Fe3O4), care avea o densitate de energie magnetică foarte scăzută. Motorul fabricat din acesta era de dimensiuni mari și a fost înlocuit curând cu motorul de excitație electrică.
Odată cu dezvoltarea rapidă a diferitelor motoare și inventarea magnetizatoarelor actuale, oamenii au efectuat cercetări aprofundate asupra mecanismului, compoziției și tehnologiei de fabricație a materialelor magnetice permanente și au descoperit succesiv o varietate de materiale magnetice permanente, cum ar fi oțelul carbon, wolfram. oțel (produs maxim de energie magnetică de aproximativ 2,7 kJ/m3) și oțel cobalt (produs maxim de energie magnetică de aproximativ 7,2 kJ/m3).
În special, apariția magneților permanenți din aluminiu nichel-cobalt în anii 1930 (produsul de energie magnetică maximă poate ajunge la 85 kJ/m3) și a magneților permanenți de ferită în anii 1950 (produsul de energie magnetică maximă poate ajunge la 40 kJ/m3) au proprietăți magnetice mult îmbunătățite. , iar diverse micromotoare și motoare mici au început să folosească excitația cu magnet permanent. Puterea motoarelor cu magnet permanenți variază de la câteva miliwați până la zeci de kilowați. Sunt utilizate pe scară largă în producția militară, industrială și agricolă și în viața de zi cu zi, iar producția lor a crescut dramatic.
În mod corespunzător, în această perioadă s-au făcut progrese în teoria proiectării, metodele de calcul, magnetizarea și tehnologia de fabricație a motoarelor cu magnet permanenți, formând un set de metode de analiză și cercetare reprezentate de metoda diagramei diagramei de lucru cu magnet permanent. Cu toate acestea, forța coercitivă a magneților permanenți AlNiCo este scăzută (36-160 kA/m), iar densitatea magnetică remanentă a magneților permanenți de ferită nu este mare (0,2-0,44 T), ceea ce limitează domeniul lor de aplicare la motoare.
Abia în anii 1960 și 1980 au apărut unul după altul magneții permanenți de cobalt din pământuri rare și magneți permanenți din neodim, fier și bor (denumiti în mod colectiv magneți permanenți cu pământuri rare). Proprietățile lor magnetice excelente de densitate magnetică remanentă ridicată, forță coercitivă mare, produs de energie magnetică ridicată și curba de demagnetizare liniară sunt deosebit de potrivite pentru fabricarea motoarelor, determinând astfel dezvoltarea motoarelor cu magnet permanenți într-o nouă perioadă istorică.
1.Materiale magnetice permanente
Materialele cu magnet permanenți utilizate în mod obișnuit în motoare includ magneți sinterizați și magneți legați, principalele tipuri sunt aluminiu nichel cobalt, ferită, samariu cobalt, neodim fier bor etc.
Alnico: Materialul cu magnet permanenți Alnico este unul dintre cele mai vechi materiale utilizate pe scară largă, iar procesul și tehnologia de preparare a acestuia sunt relativ mature.
Ferită permanentă: În anii 1950, ferita a început să înflorească, mai ales în anii 1970, când ferita de stronțiu cu o bună coercibilitate și performanță energetică magnetică a fost pusă în producție în cantități mari, extinzând rapid utilizarea feritei permanente. Ca material magnetic nemetalic, ferita nu are dezavantajele oxidării ușoare, a temperaturii Curie scăzute și a costului ridicat al materialelor metalice cu magnet permanent, deci este foarte populară.
Cobalt de samariu: un material cu magnet permanent cu proprietăți magnetice excelente, care a apărut la mijlocul anilor 1960 și are performanțe foarte stabile. Cobaltul de samariu este deosebit de potrivit pentru fabricarea motoarelor din punct de vedere al proprietăților magnetice, dar datorită prețului său ridicat, este utilizat în principal în cercetarea și dezvoltarea motoarelor militare, cum ar fi aviația, aerospațiale și armele, precum și motoare în domenii de înaltă tehnologie în care performanța ridicată și prețul nu sunt factorul principal.
NdFeB: materialul magnetic NdFeB este un aliaj de neodim, oxid de fier etc., cunoscut și sub numele de oțel magnetic. Are un produs energetic magnetic extrem de mare și o forță coercitivă. În același timp, avantajele densității mari de energie fac ca materialele cu magnet permanenți NdFeB să fie utilizate pe scară largă în industria modernă și tehnologia electronică, făcând posibilă miniaturizarea, ușurarea și subțirea echipamentelor precum instrumente, motoare electroacustice, separare magnetică și magnetizare. Deoarece conține o cantitate mare de neodim și fier, este ușor de ruginit. Pasivarea chimică la suprafață este una dintre cele mai bune soluții în prezent.
Rezistența la coroziune, temperatura maximă de funcționare, performanța de procesare, forma curbei de demagnetizare,
și compararea prețurilor materialelor cu magnet permanenți utilizate în mod obișnuit pentru motoare (Figura)
2.Influența formei și toleranța oțelului magnetic asupra performanței motorului
1. Influența grosimii oțelului magnetic
Când circuitul magnetic interior sau exterior este fixat, spațiul de aer scade și fluxul magnetic efectiv crește atunci când grosimea crește. Manifestarea evidentă este că viteza în gol scade și curentul în gol scade sub același magnetism rezidual, iar randamentul maxim al motorului crește. Cu toate acestea, există și dezavantaje, cum ar fi vibrația de comutație crescută a motorului și o curbă de eficiență relativ mai abruptă a motorului. Prin urmare, grosimea oțelului magnetic al motorului ar trebui să fie cât mai consistentă pentru a reduce vibrațiile.
2.Influența lățimii oțelului magnetic
Pentru magneții de motor fără perii distanțați aproape, distanța totală cumulată nu poate depăși 0,5 mm. Dacă este prea mic, nu va fi instalat. Dacă este prea mare, motorul va vibra și va reduce eficiența. Acest lucru se datorează faptului că poziția elementului Hall care măsoară poziția magnetului nu corespunde cu poziția reală a magnetului, iar lățimea trebuie să fie consecventă, altfel motorul va avea eficiență scăzută și vibrații mari.
Pentru motoarele cu perii, există un anumit spațiu între magneți, care este rezervat pentru zona de tranziție a comutației mecanice. Deși există un decalaj, majoritatea producătorilor au proceduri stricte de instalare a magnetului pentru a asigura precizia instalării pentru a asigura poziția exactă de instalare a magnetului motor. Dacă lățimea magnetului depășește, acesta nu va fi instalat; dacă lățimea magnetului este prea mică, acesta va cauza alinierea greșită a magnetului, motorul va vibra mai mult și eficiența va fi redusă.
3.Influența dimensiunii teșiturii din oțel magnetic și a neteșirii
Dacă teșirea nu este făcută, viteza de modificare a câmpului magnetic la marginea câmpului magnetic al motorului va fi mare, provocând pulsația motorului. Cu cât teșirea este mai mare, cu atât vibrația este mai mică. Cu toate acestea, teșirea provoacă în general o anumită pierdere a fluxului magnetic. Pentru unele specificații, pierderea fluxului magnetic este de 0,5 ~ 1,5% atunci când teșirea este de 0,8. Pentru motoarele cu perii cu magnetism rezidual scăzut, reducerea adecvată a dimensiunii teșiturii va ajuta la compensarea magnetismului rezidual, dar pulsația motorului va crește. În general, când magnetismul rezidual este scăzut, toleranța în direcția lungimii poate fi mărită în mod corespunzător, ceea ce poate crește fluxul magnetic efectiv într-o anumită măsură și poate menține performanța motorului practic neschimbată.
3.Note despre motoarele cu magnet permanent
1. Structura circuitului magnetic și calculul proiectării
Pentru a juca pe deplin proprietățile magnetice ale diferitelor materiale cu magnet permanenți, în special proprietățile magnetice excelente ale magneților permanenți cu pământuri rare și pentru a produce motoare cu magnet permanenți rentabile, nu este posibil să se aplice pur și simplu metodele de calcul a structurii și proiectării motoare tradiționale cu magnet permanenți sau motoare cu excitație electromagnetică. Trebuie stabilite noi concepte de design pentru a reanaliza și îmbunătăți structura circuitului magnetic. Odată cu dezvoltarea rapidă a tehnologiei hardware și software pentru computer, precum și îmbunătățirea continuă a metodelor moderne de proiectare, cum ar fi calculul numeric al câmpului electromagnetic, tehnologia de proiectare și simulare de optimizare și prin eforturile comune ale comunităților academice și de inginerie auto, descoperiri au fost înregistrate. realizate în teoria proiectării, metode de calcul, procese structurale și tehnologii de control ale motoarelor cu magnet permanenți, formând un set complet de metode de analiză și cercetare și software de analiză și proiectare asistată de calculator care combină câmpul electromagnetic calcul numeric și soluție analitică echivalentă a circuitului magnetic și este în continuă îmbunătățire.
2. Problemă de demagnetizare ireversibilă
Dacă proiectarea sau utilizarea este necorespunzătoare, motorul cu magnet permanent poate produce demagnetizare ireversibilă sau demagnetizare, atunci când temperatura este prea mare (magnet permanent NdFeB) sau prea scăzută (magnet permanent de ferită), sub reacția armăturii cauzată de curentul de impact, sau sub vibrații mecanice severe, care vor reduce performanța motorului și chiar îl vor face inutilizabil. Prin urmare, este necesar să se studieze și să dezvolte metode și dispozitive potrivite pentru producătorii de motoare pentru a verifica stabilitatea termică a materialelor cu magnet permanenți și pentru a analiza capacitățile anti-demagnetizare ale diferitelor forme structurale, astfel încât să poată fi luate măsurile corespunzătoare în timpul proiectării și producției. pentru a se asigura că motorul cu magnet permanent nu pierde magnetismul.
3. Probleme legate de costuri
Deoarece magneții permanenți cu pământuri rare sunt încă relativ scumpi, costul motoarelor cu magneti permanenți cu pământuri rare este în general mai mare decât cel al motoarelor cu excitație electrică, care trebuie compensat prin performanța ridicată și economiile de costuri de operare. În unele ocazii, cum ar fi motoarele bobinelor vocale pentru unitățile de disc de computer, utilizarea magneților permanenți NdFeB îmbunătățește performanța, reduce semnificativ volumul și masa și reduce costurile totale. La proiectare, este necesar să se facă o comparație a performanței și prețului în funcție de ocaziile și cerințele specifice de utilizare și de a inova procesele structurale și de a optimiza designul pentru a reduce costurile.
Anhui Minngeng Electromechanical Equipment Co., Ltd. cu magnet permanent (https://www.mingtengmotor.com/). Rata de demagnetizare a oțelului magnetic al motorului cu magnet permanent nu este mai mare de o miime pe an.
Materialul cu magnet permanent al rotorului motorului cu magnet permanenți al companiei noastre adoptă un produs cu energie magnetică ridicată și NdFeB sinterizat cu coercivitate intrinsecă ridicată, iar clasele convenționale sunt N38SH, N38UH, N40UH, N42UH etc. Luați N38SH, un grad folosit în mod obișnuit al companiei noastre. , de exemplu: 38- reprezintă produsul maxim de energie magnetică de 38MGOe; SH reprezintă rezistența maximă la temperatură de 150℃. UH are o rezistență maximă la temperatură de 180℃. Compania a proiectat scule profesionale și dispozitive de ghidare pentru asamblarea oțelului magnetic și a analizat calitativ polaritatea oțelului magnetic asamblat cu mijloace rezonabile, astfel încât valoarea relativă a fluxului magnetic al fiecărui oțel magnetic cu slot să fie apropiată, ceea ce asigură simetria oțelului magnetic. circuit și calitatea ansamblului oțelului magnetic.
Drepturi de autor: Acest articol este o retipărire a numărului public WeChat „motorul de astăzi”, linkul original https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Acest articol nu reprezintă punctul de vedere al companiei noastre. Dacă aveți opinii sau opinii diferite, vă rugăm să ne corectați!
Ora postării: 30-aug-2024