Vývoj motorů s permanentními magnety úzce souvisí s vývojem materiálů s permanentními magnety. Čína je první zemí na světě, která objevila magnetické vlastnosti materiálů s permanentními magnety a uplatnila je v praxi. Před více než 2000 lety Čína využila magnetických vlastností materiálů s permanentními magnety k výrobě kompasů, které hrály obrovskou roli v navigaci, vojenství a dalších oblastech a staly se jedním ze čtyř velkých vynálezů starověké Číny.
První motor na světě, který se objevil ve 20. letech 20. století, byl motor s permanentními magnety, který používal permanentní magnety ke generování budicích magnetických polí. Avšak materiálem permanentního magnetu, který se v té době používal, byl přírodní magnetit (Fe3O4), který měl velmi nízkou hustotu magnetické energie. Motor z něj vyrobený byl velkých rozměrů a byl brzy nahrazen elektrickým budicím motorem.
S rychlým vývojem různých motorů a vynálezem současných magnetizérů lidé provedli hloubkový výzkum mechanismu, složení a výrobní technologie permanentně magnetických materiálů a postupně objevili různé permanentně magnetické materiály, jako je uhlíková ocel, wolfram ocel (maximální produkt magnetické energie přibližně 2,7 kJ/m3) a kobaltová ocel (součin maximální magnetické energie přibližně 7,2 kJ/m3).
Zejména vzhled hliníkových nikl-kobaltových permanentních magnetů ve 30. letech (maximální produkt magnetické energie může dosáhnout 85 kJ/m3) a feritových permanentních magnetů v 50. letech (maximální produkt magnetické energie může dosáhnout 40 kJ/m3) má výrazně zlepšené magnetické vlastnosti. a různé mikro a malé motory začaly používat buzení permanentními magnety. Výkon motorů s permanentními magnety se pohybuje od několika miliwattů až po desítky kilowatty. Jsou široce používány ve vojenské, průmyslové a zemědělské výrobě a každodenním životě a jejich produkce dramaticky vzrostla.
Odpovídajícím způsobem během tohoto období došlo k průlomům v teorii konstrukce, metodách výpočtu, magnetizaci a technologii výroby motorů s permanentními magnety, které tvoří soubor analytických a výzkumných metod reprezentovaných metodou diagramu pracovního diagramu permanentních magnetů. Koercitivní síla permanentních magnetů AlNiCo je však nízká (36-160 kA/m) a remanentní magnetická hustota feritových permanentních magnetů není vysoká (0,2-0,44 T), což omezuje rozsah jejich použití v motorech.
Teprve v 60. a 80. letech 20. století vycházely jeden po druhém kobaltové permanentní magnety vzácných zemin a neodymové železo borové permanentní magnety (souhrnně označované jako permanentní magnety vzácných zemin). Jejich vynikající magnetické vlastnosti vysoká remanentní magnetická hustota, vysoká koercitivní síla, vysoký součin magnetické energie a lineární demagnetizační křivka jsou zvláště vhodné pro výrobu motorů, čímž uvádějí vývoj motorů s permanentními magnety do nového historického období.
1.Permanentní magnetické materiály
Mezi materiály s permanentními magnety běžně používané v motorech patří slinuté magnety a vázané magnety, hlavní typy jsou hliník nikl kobalt, ferit, kobalt samarium, neodym železo bór atd.
Alnico: Materiál s permanentními magnety Alnico je jedním z prvních široce používaných materiálů s permanentními magnety a proces jeho přípravy a technologie jsou relativně vyspělé.
Permanentní ferit: V 50. letech 20. století začal vzkvétat ferit, zejména v 70. letech 20. století, kdy se začal vyrábět ve velkém množství ferit strontnatý s dobrou koercitivitou a magnetickou energií, čímž se rychle rozšířilo používání permanentního feritu. Jako nekovový magnetický materiál nemá ferit nevýhody snadné oxidace, nízké Curieovy teploty a vysokých nákladů na kovové materiály s permanentními magnety, takže je velmi oblíbený.
Samarium kobalt: Materiál s permanentními magnety s vynikajícími magnetickými vlastnostmi, který se objevil v polovině 60. let a má velmi stabilní výkon. Samarium kobalt je zvláště vhodný pro výrobu motorů z hlediska magnetických vlastností, ale vzhledem ke své vysoké ceně se používá především ve výzkumu a vývoji vojenských motorů, jako je letectví, kosmonautika a zbraně, a motorů v high-tech oborech, kde vysoký výkon a cena nejsou hlavním faktorem.
NdFeB: Magnetický materiál NdFeB je slitina neodymu, oxidu železa atd., známá také jako magnetická ocel. Má extrémně vysoký produkt magnetické energie a koercitivní sílu. Díky výhodám vysoké hustoty energie jsou materiály s permanentními magnety NdFeB široce používány v moderním průmyslu a elektronické technologii, což umožňuje miniaturizovat, odlehčovat a ztenčovat zařízení, jako jsou nástroje, elektroakustické motory, magnetická separace a magnetizace. Protože obsahuje velké množství neodymu a železa, snadno zreziví. Chemická pasivace povrchů je v současnosti jedním z nejlepších řešení.
Odolnost proti korozi, maximální provozní teplota, výkon zpracování, tvar demagnetizační křivky,
a srovnání cen běžně používaných materiálů s permanentními magnety pro motory (obrázek)
2.Vliv tvaru a tolerance magnetické oceli na výkon motoru
1. Vliv tloušťky magnetické oceli
Když je vnitřní nebo vnější magnetický obvod pevný, vzduchová mezera se zmenšuje a efektivní magnetický tok se zvyšuje s rostoucí tloušťkou. Zjevným projevem je, že při stejném zbytkovém magnetismu klesají otáčky naprázdno a klesá proud naprázdno a zvyšuje se maximální účinnost motoru. Existují však i nevýhody, jako jsou zvýšené komutační vibrace motoru a relativně strmější křivka účinnosti motoru. Proto by tloušťka magnetické oceli motoru měla být co nejkonzistentnější, aby se snížily vibrace.
2.Vliv šířky magnetické oceli
U těsně umístěných bezkomutátorových magnetů motoru nesmí celková kumulativní mezera přesáhnout 0,5 mm. Pokud je příliš malý, nebude nainstalován. Pokud je příliš velký, motor bude vibrovat a snížit účinnost. Je to proto, že poloha Hallova prvku, který měří polohu magnetu, neodpovídá skutečné poloze magnetu a šířka musí být konzistentní, jinak bude mít motor nízkou účinnost a velké vibrace.
U kartáčovaných motorů je mezi magnety určitá mezera, která je vyhrazena pro přechodovou zónu mechanické komutace. Přestože existuje mezera, většina výrobců má přísné postupy pro instalaci magnetu, aby byla zajištěna přesnost instalace, aby byla zajištěna přesná poloha instalace magnetu motoru. Pokud šířka magnetu překročí, nebude instalován; pokud je šířka magnetu příliš malá, způsobí to vychýlení magnetu, motor bude více vibrovat a účinnost se sníží.
3.Vliv velikosti a nezkosení magnetické oceli
Pokud se zkosení neprovede, rychlost změny magnetického pole na okraji magnetického pole motoru bude velká, což způsobí pulsaci motoru. Čím větší zkosení, tím menší vibrace. Zkosení však obecně způsobuje určitou ztrátu magnetického toku. U některých specifikací je ztráta magnetického toku 0,5~1,5%, když je zkosení 0,8. U kartáčovaných motorů s nízkým zbytkovým magnetismem pomůže vhodné zmenšení velikosti zkosení kompenzovat zbytkový magnetismus, ale zvýší se pulzace motoru. Obecně lze říci, že při nízkém zbytkovém magnetismu lze vhodně zvětšit toleranci v délkovém směru, což může do určité míry zvýšit efektivní magnetický tok a zachovat výkon motoru v podstatě nezměněný.
3.Poznámky k motorům s permanentními magnety
1. Struktura magnetického obvodu a návrhový výpočet
Aby bylo možné plně využít magnetické vlastnosti různých materiálů s permanentními magnety, zejména vynikající magnetické vlastnosti permanentních magnetů vzácných zemin, a vyrobit nákladově efektivní motory s permanentními magnety, není možné jednoduše použít konstrukční a konstrukční metody výpočtu tradiční motory s permanentními magnety nebo motory s elektromagnetickým buzením. Musí být vytvořeny nové konstrukční koncepce, aby bylo možné znovu analyzovat a zlepšit strukturu magnetického obvodu. S rychlým vývojem počítačového hardwaru a softwarové technologie, stejně jako neustálým zlepšováním moderních konstrukčních metod, jako jsou numerické výpočty elektromagnetického pole, optimalizační návrh a simulační technologie, a díky společnému úsilí akademické a inženýrské komunity motorů, došlo k průlomům. vytvořené v oblasti teorie designu, výpočtových metod, konstrukčních procesů a řídicích technologií motorů s permanentními magnety, které tvoří kompletní sadu analytických a výzkumných metod a počítačově podporovaného softwaru pro analýzu a návrh, který kombinuje numerické výpočty elektromagnetického pole a ekvivalentní analytické řešení magnetických obvodů, a se neustále zlepšuje.
2. Problém nevratné demagnetizace
Pokud je konstrukce nebo použití nesprávné, motor s permanentním magnetem může způsobit nevratnou demagnetizaci nebo demagnetizaci, když je teplota příliš vysoká (permanentní magnet NdFeB) nebo příliš nízká (feritový permanentní magnet), v reakci kotvy způsobené nárazovým proudem, nebo při silných mechanických vibracích, které sníží výkon motoru a dokonce jej znehodnotí. Proto je nutné studovat a vyvíjet metody a zařízení vhodná pro výrobce motorů pro kontrolu tepelné stability materiálů s permanentními magnety a analyzovat antidemagnetizační schopnosti různých konstrukčních forem, aby bylo možné přijmout odpovídající opatření při návrhu a výrobě. aby se zajistilo, že motor s permanentním magnetem neztratí magnetismus.
3.Cost problémy
Protože permanentní magnety vzácných zemin jsou stále relativně drahé, cena motorů s permanentními magnety vzácných zemin je obecně vyšší než cena motorů s elektrickým buzením, což je třeba kompenzovat jejich vysokým výkonem a úsporami provozních nákladů. V některých případech, jako jsou motory s kmitací cívkou pro počítačové diskové jednotky, použití permanentních magnetů NdFeB zlepšuje výkon, výrazně snižuje objem a hmotnost a snižuje celkové náklady. Při projektování je nutné provést srovnání výkonu a ceny na základě konkrétních příležitostí použití a požadavků a inovovat konstrukční procesy a optimalizovat návrhy pro snížení nákladů.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Míra demagnetizace magnetické oceli motorů s permanentními magnety není vyšší než jedna tisícina za rok.
Materiál permanentního magnetu rotoru motoru s permanentními magnety naší společnosti využívá produkt s vysokou magnetickou energií a vysokou vnitřní koercitivitou sintrovaný NdFeB a konvenční třídy jsou N38SH, N38UH, N40UH, N42UH atd. Vezměte N38SH, běžně používanou třídu naší společnosti , jako příklad: 38- představuje maximální magnetický energetický produkt 38MGOe; SH představuje maximální teplotní odolnost 150℃. UH má maximální teplotní odolnost 180℃. Společnost navrhla profesionální nástrojové a vodicí přípravky pro montáž magnetické oceli a kvalitativně analyzovala polaritu sestavené magnetické oceli rozumnými prostředky, takže hodnota relativního magnetického toku každé drážkové magnetické oceli je blízko, což zajišťuje symetrii magnetické oceli. obvod a kvalita montáže magnetické oceli.
Copyright: Tento článek je přetiskem veřejného čísla WeChat „dnešní motor“, původní odkaz https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Tento článek nereprezentuje názory naší společnosti. Pokud máte jiné názory nebo pohledy, opravte nás!
Čas odeslání: 30. srpna 2024