Razvoj motorjev s trajnimi magneti je tesno povezan z razvojem materialov s trajnimi magneti. Kitajska je prva država na svetu, ki je odkrila magnetne lastnosti trajnih magnetov in jih uporabila v praksi. Pred več kot 2000 leti je Kitajska uporabila magnetne lastnosti materialov s trajnimi magneti za izdelavo kompasov, ki so imeli veliko vlogo v navigaciji, vojski in drugih področjih ter so postali eden od štirih velikih izumov starodavne Kitajske.
Prvi motor na svetu, ki se je pojavil v dvajsetih letih prejšnjega stoletja, je bil motor s trajnimi magneti, ki je uporabljal trajne magnete za ustvarjanje vzbujevalnih magnetnih polj. Vendar pa je bil takrat uporabljen trajni magnet naravni magnetit (Fe3O4), ki je imel zelo nizko gostoto magnetne energije. Motor iz njega je bil velik in ga je kmalu zamenjal elektromotor na vzbujanje.
S hitrim razvojem različnih motorjev in izumom trenutnih magnetizatorjev so ljudje izvedli poglobljene raziskave o mehanizmu, sestavi in tehnologiji izdelave trajnih magnetnih materialov ter zaporedoma odkrili različne trajne magnetne materiale, kot so ogljikovo jeklo, volfram jeklo (največji produkt magnetne energije približno 2,7 kJ/m3) in kobaltovo jeklo (največji produkt magnetne energije približno 7,2 kJ/m3).
Zlasti pojav trajnih magnetov iz aluminija, niklja in kobalta v tridesetih letih prejšnjega stoletja (največji produkt magnetne energije lahko doseže 85 kJ/m3) in feritnih trajnih magnetov v petdesetih letih prejšnjega stoletja (največji produkt magnetne energije lahko doseže 40 kJ/m3) je močno izboljšal magnetne lastnosti. in različni mikro in majhni motorji so začeli uporabljati vzbujanje s trajnimi magneti. Moč motorjev s trajnimi magneti se giblje od nekaj milivatov do več deset kilovatov. Široko jih uporabljajo v vojaški, industrijski in kmetijski proizvodnji ter vsakdanjem življenju, njihova proizvodnja pa se je dramatično povečala.
Skladno s tem so bili v tem obdobju narejeni preboji v teoriji načrtovanja, računskih metodah, magnetizaciji in proizvodni tehnologiji motorjev s trajnimi magneti, ki tvorijo niz analiznih in raziskovalnih metod, ki jih predstavlja diagramska metoda delovnega diagrama trajnega magneta. Vendar pa je koercitivna sila AlNiCo trajnih magnetov majhna (36-160 kA/m), preostala magnetna gostota feritnih trajnih magnetov pa ni visoka (0,2-0,44 T), kar omejuje njihovo področje uporabe v motorjih.
Šele v 60. in 80. letih 20. stoletja so eden za drugim izšli redki zemeljski kobaltni trajni magneti in neodim železo-borovi trajni magneti (skupno imenovani redki zemeljski trajni magneti). Njihove odlične magnetne lastnosti visoke remanentne magnetne gostote, visoke prisilne sile, visokega produkta magnetne energije in linearne krivulje razmagnetenja so še posebej primerne za proizvodnjo motorjev, s čimer vodijo razvoj motorjev s trajnimi magneti v novo zgodovinsko obdobje.
1. Trajni magnetni materiali
Trajni magnetni materiali, ki se običajno uporabljajo v motorjih, vključujejo sintrane magnete in vezane magnete, glavne vrste so aluminij, nikelj, kobalt, ferit, samarij, kobalt, neodim, železo, bor itd.
Alnico: Trajni magnetni material Alnico je eden prvih široko uporabljenih trajnih magnetnih materialov, njegov postopek priprave in tehnologija pa sta relativno zrela.
Permanentni ferit: V petdesetih letih 20. stoletja je ferit začel cveteti, zlasti v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so začeli proizvajati velike količine stroncijevega ferita z dobro koercitivnostjo in magnetno energijsko učinkovitostjo, kar je hitro razširilo uporabo trajnega ferita. Kot nekovinski magnetni material ferit nima slabosti enostavne oksidacije, nizke Curiejeve temperature in visokih stroškov kovinskih trajnih magnetnih materialov, zato je zelo priljubljen.
Samarijev kobalt: trajni magnetni material z odličnimi magnetnimi lastnostmi, ki se je pojavil sredi šestdesetih let prejšnjega stoletja in ima zelo stabilno delovanje. Samarijev kobalt je glede na magnetne lastnosti še posebej primeren za proizvodnjo motorjev, vendar se zaradi visoke cene uporablja predvsem pri raziskavah in razvoju vojaških motorjev, kot so letalstvo, vesoljski in orožniški motorji, ter motorjev na visokotehnoloških področjih, kjer visoka zmogljivost in cena nista glavni dejavnik.
NdFeB: magnetni material NdFeB je zlitina neodija, železovega oksida itd., znan tudi kot magnetno jeklo. Ima izjemno visoko produkt magnetne energije in prisilno silo. Hkrati se zaradi prednosti visoke energijske gostote materiali trajnega magneta NdFeB široko uporabljajo v sodobni industriji in elektronski tehnologiji, kar omogoča miniaturizacijo, olajšanje in redčenje opreme, kot so instrumenti, elektroakustični motorji, magnetna ločitev in magnetizacija. Ker vsebuje veliko neodima in železa, zlahka rjavi. Površinska kemična pasivizacija je trenutno ena najboljših rešitev.
Odpornost proti koroziji, najvišja delovna temperatura, zmogljivost obdelave, oblika krivulje razmagnetenja,
in primerjava cen običajno uporabljenih materialov s trajnimi magneti za motorje (slika)
2.Vpliv oblike in tolerance magnetnega jekla na zmogljivost motorja
1. Vpliv debeline magnetnega jekla
Ko je notranje ali zunanje magnetno vezje fiksno, se zračna reža zmanjša, efektivni magnetni pretok pa se poveča, ko se debelina poveča. Očitna manifestacija je, da se hitrost brez obremenitve zmanjša in tok brez obremenitve zmanjša pod enakim preostalim magnetizmom, največja učinkovitost motorja pa se poveča. Vendar pa obstajajo tudi slabosti, kot so povečane komutacijske vibracije motorja in relativno strmejša krivulja učinkovitosti motorja. Zato mora biti debelina magnetnega jekla motorja čim bolj dosledna, da se zmanjšajo vibracije.
2.Vpliv širine magnetnega jekla
Pri tesno nameščenih magnetih brezkrtačnih motorjev skupna reža ne sme presegati 0,5 mm. Če je premajhen, ne bo nameščen. Če je prevelik, bo motor vibriral in zmanjšal učinkovitost. To je zato, ker položaj Hallovega elementa, ki meri položaj magneta, ne ustreza dejanskemu položaju magneta, širina pa mora biti dosledna, sicer bo imel motor nizko učinkovitost in velike vibracije.
Pri brušenih motorjih obstaja določena reža med magneti, ki je rezervirana za prehodno območje mehanske komutacije. Čeprav obstaja vrzel, ima večina proizvajalcev stroge postopke za namestitev magneta, da zagotovi natančnost namestitve, da zagotovi natančen položaj namestitve magneta motorja. Če širina magneta presega, ne bo nameščen; če je širina magneta premajhna, bo magnet nepravilno poravnan, motor bo bolj vibriral in učinkovitost se bo zmanjšala.
3. Vpliv velikosti posnemanja magnetnega jekla in brez posnemanja
Če posnemanje ni narejeno, bo hitrost spremembe magnetnega polja na robu magnetnega polja motorja velika, kar bo povzročilo utripanje motorja. Večji kot je posneti rob, manjše so vibracije. Vendar pa posnemanje na splošno povzroči določeno izgubo magnetnega pretoka. Za nekatere specifikacije je izguba magnetnega pretoka 0,5 ~ 1,5 %, ko je posneti rob 0,8. Pri brušenih motorjih z nizkim preostalim magnetizmom bo ustrezno zmanjšanje velikosti posnetega roba pomagalo kompenzirati preostali magnetizem, vendar se bo pulziranje motorja povečalo. Na splošno, ko je preostali magnetizem nizek, se lahko toleranca v smeri dolžine ustrezno poveča, kar lahko do določene mere poveča efektivni magnetni tok in ohrani delovanje motorja v bistvu nespremenjeno.
3. Opombe o motorjih s trajnimi magneti
1. Struktura magnetnega vezja in konstrukcijski izračun
Da bi v celoti izkoristili magnetne lastnosti različnih materialov s trajnimi magneti, zlasti odlične magnetne lastnosti redkih zemeljskih trajnih magnetov, in izdelali stroškovno učinkovite motorje s trajnimi magneti, ni mogoče preprosto uporabiti strukturnih in konstrukcijskih metod izračuna tradicionalni motorji s trajnimi magneti ali motorji z elektromagnetnim vzbujanjem. Vzpostaviti je treba nove koncepte zasnove za ponovno analizo in izboljšanje strukture magnetnega vezja. S hitrim razvojem tehnologije računalniške strojne in programske opreme, pa tudi z nenehnim izboljševanjem sodobnih metod načrtovanja, kot so numerični izračuni elektromagnetnega polja, optimizacijsko načrtovanje in simulacijska tehnologija, ter s skupnimi prizadevanji akademskih in inženirskih skupnosti motorja so bili doseženi preboji narejeno v teoriji načrtovanja, računskih metodah, strukturnih procesih in tehnologijah krmiljenja motorjev s trajnimi magneti, ki tvorijo celoten nabor analiznih in raziskovalnih metod ter računalniško podprto programsko opremo za analizo in načrtovanje, ki združuje numerični izračun elektromagnetnega polja in analitično rešitev ekvivalentnega magnetnega vezja, in se nenehno izboljšuje.
2. Problem ireverzibilne demagnetizacije
Če je zasnova ali uporaba neustrezna, lahko motor s trajnim magnetom povzroči nepovratno razmagnetenje ali razmagnetenje, ko je temperatura previsoka (NdFeB trajni magnet) ali prenizka (feritni trajni magnet), pod reakcijo armature, ki jo povzroči udarni tok, ali pod močnimi mehanskimi tresljaji, ki bodo zmanjšali zmogljivost motorja in ga celo naredili neuporabnega. Zato je treba preučiti in razviti metode in naprave, primerne za proizvajalce motorjev, za preverjanje toplotne stabilnosti materialov s trajnimi magneti in za analizo zmožnosti proti razmagnetenju različnih strukturnih oblik, tako da je mogoče med načrtovanjem in proizvodnjo sprejeti ustrezne ukrepe. da zagotovite, da motor s trajnim magnetom ne izgubi magnetizma.
3. Težave s stroški
Ker so trajni magneti redkih zemelj še vedno razmeroma dragi, so stroški motorjev s trajnimi magneti redkih zemelj na splošno višji od stroškov električnih vzbujevalnih motorjev, kar je treba nadomestiti z visoko zmogljivostjo in prihranki pri obratovalnih stroških. V nekaterih primerih, kot so motorji z glasovnimi tuljavami za računalniške diskovne pogone, uporaba trajnih magnetov NdFeB izboljša zmogljivost, znatno zmanjša prostornino in maso ter zmanjša skupne stroške. Pri načrtovanju je treba narediti primerjavo zmogljivosti in cene na podlagi posebnih priložnosti in zahtev uporabe ter inovirati strukturne procese in optimizirati dizajne za zmanjšanje stroškov.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Stopnja razmagnetenja magnetnega jekla motorja s trajnimi magneti ni večja od ene tisočinke na leto.
Material trajnega magneta rotorja motorja s trajnim magnetom našega podjetja uporablja izdelek z visoko magnetno energijo in visoko intrinzično koercitivnostjo, sintran NdFeB, običajni razredi pa so N38SH, N38UH, N40UH, N42UH itd. Vzemite N38SH, pogosto uporabljen razred našega podjetja , kot primer: 38- predstavlja največji produkt magnetne energije 38MGOe; SH predstavlja največjo temperaturno odpornost 150 ℃. UH ima največjo temperaturno odpornost 180 ℃. Podjetje je zasnovalo profesionalna orodja in vodila za sestavljanje magnetnega jekla ter kvalitativno analiziralo polarnost sestavljenega magnetnega jekla z razumnimi sredstvi, tako da je relativna vrednost magnetnega pretoka vsakega magnetnega jekla s režami blizu, kar zagotavlja simetrijo magnetnega vezje in kakovost montaže magnetnega jekla.
Avtorske pravice: Ta članek je ponatis javne številke WeChat “današnji motor”, izvirna povezava https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Ta članek ne predstavlja stališč našega podjetja. Če imate drugačna mnenja ali poglede, nas popravite!
Čas objave: 30. avgust 2024