Развојот на моторите со перманентни магнети е тесно поврзан со развојот на материјалите со перманентни магнети. Кина е првата земја во светот што ги откри магнетните својства на материјалите со перманентни магнети и ги примени во пракса. Пред повеќе од 2000 години, Кина ги користеше магнетните својства на материјалите со перманентни магнети за да направи компаси, кои играа огромна улога во навигацијата, војската и други области и станаа еден од четирите големи пронајдоци на древна Кина.
Првиот мотор во светот, кој се појавил во 1920-тите, бил мотор со перманентен магнет кој користел перманентни магнети за генерирање на побудувачки магнетни полиња. Сепак, материјалот за перманентен магнет што се користел во тоа време бил природен магнетит (Fe3O4), кој имал многу ниска густина на магнетна енергија. Моторот направен од него бил голем по димензии и наскоро бил заменет со електричен побудувачки мотор.
Со брзиот развој на разни мотори и пронаоѓањето на тековните магнетизатори, луѓето спроведоа длабински истражувања за механизмот, составот и технологијата на производство на трајни магнетни материјали и последователно открија различни трајни магнетни материјали како што се јаглероден челик, волфрамски челик (максимален енергетски производ на магнетна енергија од околу 2,7 kJ/m3) и кобалтен челик (максимален енергетски производ на магнетна енергија од околу 7,2 kJ/m3).
Особено, појавата на перманентните магнети од алуминиум, никел, кобалт во 1930-тите (максималниот производ на магнетна енергија може да достигне 85 kJ/m3) и феритни перманентни магнети во 1950-тите (максималниот производ на магнетна енергија може да достигне 40 kJ/m3) значително ги подобри магнетните својства, а разни микро и мали мотори почнаа да користат побудување со перманентни магнети. Моќноста на моторите со перманентни магнети се движи од неколку миливати до десетици киловати. Тие се широко користени во военото, индустриското и земјоделското производство и во секојдневниот живот, а нивната моќност драматично се зголеми.
Соодветно на тоа, во овој период, направени се пробиви во теоријата на дизајнирање, методите на пресметка, магнетизацијата и технологијата на производство на мотори со перманентни магнети, формирајќи збир на методи за анализа и истражување претставени со методот на дијаграм на работен дијаграм на перманентни магнети. Сепак, присилната сила на AlNiCo перманентните магнети е ниска (36-160 kA/m), а густината на преостанатото магнетно ткиво на феритните перманентни магнети не е висока (0,2-0,44 T), што го ограничува нивниот опсег на примена кај моторите.
Дури во 1960-тите и 1980-тите години, еден по друг се појавија перманентните магнети од ретки земни кобалти и перманентните магнети од неодимиумско железо и бор (колективно наречени перманентни магнети од ретки земи). Нивните одлични магнетни својства на висока густина на преостанат магнет, висока сила на присила, висок магнетен енергетски производ и линеарна крива на демагнетизација се особено погодни за производство на мотори, со што развојот на моторите со перманентни магнети се воведува во нов историски период.
1. Перманентни магнетни материјали
Материјалите со перманентни магнети што најчесто се користат во моторите вклучуваат синтерувани магнети и врзани магнети, а главните видови се алуминиум, никел, кобалт, ферит, самариум, кобалт, неодиум, железо, бор итн.
Alnico: Материјалот со перманентни магнети Alnico е еден од најраните широко користени материјали со перманентни магнети, а неговиот процес на подготовка и технологија се релативно зрели.
Перманентен ферит: Во 1950-тите, феритот почна да цвета, особено во 1970-тите, кога стронциумскиот ферит со добра коерцитивност и магнетни енергетски перформанси беше ставен во производство во големи количини, брзо проширувајќи ја употребата на перманентен ферит. Како неметален магнетен материјал, феритот нема недостатоци на лесна оксидација, ниска Кириева температура и висока цена на металните материјали со перманентен магнет, па затоа е многу популарен.
Самариум кобалт: Материјал со перманентен магнет со одлични магнетни својства кој се појави во средината на 1960-тите и има многу стабилни перформанси. Самариум кобалтот е особено погоден за производство на мотори во однос на магнетните својства, но поради високата цена, главно се користи во истражувањето и развојот на воени мотори како што се авијацијата, воздухопловството и оружјето, како и мотори во високотехнолошки области каде што високите перформанси и цената не се главен фактор.
NdFeB: NdFeB магнетниот материјал е легура на неодимиум, железен оксид итн., познат и како магнетен челик. Има екстремно висок производ на магнетна енергија и сила на присилување. Во исто време, предностите на високата густина на енергија ги прават материјалите со перманентни магнети NdFeB широко користени во модерната индустрија и електронската технологија, овозможувајќи минијатуризација, осветлување и тенчење на опремата како што се инструменти, електроакустични мотори, магнетно одвојување и магнетизација. Бидејќи содржи голема количина на неодимиум и железо, лесно се 'рѓосува. Површинската хемиска пасивација е едно од најдобрите решенија во моментов.
Отпорност на корозија, максимална работна температура, перформанси на обработка, облик на крива на демагнетизација,
и споредба на цените на најчесто користените материјали со перманентни магнети за мотори (Слика)
2.Влијанието на обликот и толеранцијата на магнетниот челик врз перформансите на моторот
1. Влијание на дебелината на магнетниот челик
Кога внатрешното или надворешното магнетно коло е фиксирано, воздушниот јаз се намалува, а ефективниот магнетен флукс се зголемува кога дебелината се зголемува. Очигледна манифестација е дека брзината без оптоварување се намалува, а струјата без оптоварување се намалува под истиот преостанат магнетизам, а максималната ефикасност на моторот се зголемува. Сепак, постојат и недостатоци, како што се зголемени комутациски вибрации на моторот и релативно пострмна крива на ефикасност на моторот. Затоа, дебелината на магнетниот челик на моторот треба да биде што е можно поконзистентна за да се намалат вибрациите.
2. Влијание на ширината на магнетниот челик
За тесно распоредени магнети со мотор без четки, вкупниот кумулативен јаз не може да надмине 0,5 mm. Ако е премал, нема да се инсталира. Ако е преголем, моторот ќе вибрира и ќе ја намали ефикасноста. Ова е затоа што позицијата на Холовиот елемент што ја мери позицијата на магнетот не одговара на вистинската позиција на магнетот, а ширината мора да биде конзистентна, во спротивно моторот ќе има ниска ефикасност и големи вибрации.
Кај четкичните мотори, постои одреден јаз помеѓу магнетите, кој е резервиран за транзициската зона на механичка комутација. Иако постои јаз, повеќето производители имаат строги процедури за инсталација на магнети за да обезбедат точност на инсталацијата со цел да се обезбеди точна позиција за инсталација на магнетот на моторот. Ако ширината на магнетот е поголема, тој нема да се инсталира; ако ширината на магнетот е премала, тоа ќе предизвика магнетот да биде нерамномерен, моторот ќе вибрира повеќе и ефикасноста ќе се намали.
3. Влијанието на големината на закосувањето на магнетниот челик и незакосувањето
Ако закосувањето не се направи, стапката на промена на магнетното поле на работ на магнетното поле на моторот ќе биде голема, предизвикувајќи пулсирање на моторот. Колку е поголемо закосувањето, толку се помали вибрациите. Сепак, закосувањето генерално предизвикува одреден губиток на магнетниот флукс. За некои спецификации, губитокот на магнетниот флукс е 0,5~1,5% кога закосувањето е 0,8. За четкични мотори со низок преостанат магнетизам, соодветното намалување на големината на закосувањето ќе помогне да се компензира преостанатиот магнетизам, но пулсирањето на моторот ќе се зголеми. Општо земено, кога преостанатиот магнетизам е низок, толеранцијата во насока на должина може соодветно да се зголеми, што може да го зголеми ефективниот магнетен флукс до одреден степен и да ги одржи перформансите на моторот практично непроменети.
3. Забелешки за моторите со перманентни магнети
1. Структура на магнетно коло и пресметка на дизајнот
За да се даде целосна употреба на магнетните својства на различни материјали со перманентни магнети, особено одличните магнетни својства на ретките земни перманентни магнети, и да се произведуваат економични мотори со перманентни магнети, не е можно едноставно да се применат методите за пресметка на структурата и дизајнот на традиционалните мотори со перманентни магнети или моторите со електромагнетно возбудување. Мора да се воспостават нови концепти за дизајн за повторно да се анализира и подобри структурата на магнетното коло. Со брзиот развој на компјутерската хардверска и софтверска технологија, како и континуираното подобрување на современите методи за дизајн, како што се нумеричко пресметување на електромагнетно поле, оптимизација на дизајнот и технологијата за симулација, и преку заедничките напори на академските и инженерските заедници за мотори, направени се пробиви во теоријата на дизајнот, методите за пресметка, структурните процеси и технологиите за контрола на моторите со перманентни магнети, формирајќи комплетен сет на методи за анализа и истражување и компјутерски потпомогнат софтвер за анализа и дизајн кој комбинира нумеричко пресметување на електромагнетно поле и еквивалентно аналитичко решение за магнетно коло, и постојано се подобрува.
2. Неповратен проблем со демагнетизација
Доколку дизајнот или употребата се неправилни, моторот со перманентен магнет може да предизвика неповратна демагнетизација или демагнетизација, кога температурата е превисока (NdFeB перманентен магнет) или прениска (феритен перманентен магнет), под реакција на арматурата предизвикана од ударната струја или под силни механички вибрации, што ќе ги намали перформансите на моторот, па дури и ќе го направи неупотреблив. Затоа, потребно е да се проучат и развијат методи и уреди соодветни за производителите на мотори за проверка на термичката стабилност на материјалите со перманентен магнет и да се анализираат антидемагнетизираните способности на различните структурни форми, така што ќе можат да се преземат соодветни мерки за време на дизајнот и производството за да се осигури дека моторот со перманентен магнет нема да го изгуби магнетизмот.
3. Проблеми со трошоците
Бидејќи ретките земни перманентни магнети се сè уште релативно скапи, цената на моторите со ретки земни перманентни магнети е генерално повисока од онаа на електричните мотори за возбудување, што треба да се компензира со нивните високи перформанси и заштеди во оперативните трошоци. Во некои случаи, како што се моторите со гласовни намотки за компјутерски дискови, употребата на NdFeB перманентни магнети ги подобрува перформансите, значително го намалува волуменот и масата и ги намалува вкупните трошоци. При дизајнирањето, потребно е да се направи споредба на перформансите и цената врз основа на специфични прилики и барања за употреба, како и да се иновираат структурните процеси и да се оптимизираат дизајните за да се намалат трошоците.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/Стапката на демагнетизација на магнетниот челик со перманентни магнетни мотори не е поголема од една илјадитина годишно.
Материјалот за перманентни магнети на роторот на моторот со перманентни магнети на нашата компанија користи високомагнетен енергетски производ и високо интринзичен коерцитивитет на синтеруваниот NdFeB, а конвенционалните класи се N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, итн. Да го земеме N38SH, најчесто користен класификатор на нашата компанија, како пример: 38- претставува максимален магнетен енергетски производ од 38MGOe; SH претставува максимална температурна отпорност од 150℃. UH има максимална температурна отпорност од 180℃. Компанијата дизајнираше професионални алатки и водилки за склопување на магнетен челик и квалитативно ја анализираше поларноста на склопениот магнетен челик со разумни средства, така што релативната вредност на магнетниот флукс на секој процеп на магнетниот челик е блиска, што обезбедува симетрија на магнетното коло и квалитет на склопувањето на магнетниот челик.
Авторски права: Оваа статија е препечатување на јавниот број на WeChat „денешни мотори“, оригиналниот линк https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Оваа статија не ги претставува ставовите на нашата компанија. Доколку имате различни мислења или ставови, ве молиме исправете нè!
Време на објавување: 30 август 2024 година