Pastāvīgo magnētu motoru attīstība ir cieši saistīta ar pastāvīgo magnētu materiālu attīstību. Ķīna ir pirmā valsts pasaulē, kas atklāja pastāvīgo magnētu materiālu magnētiskās īpašības un pielietoja tās praksē. Pirms vairāk nekā 2000 gadiem Ķīna izmantoja pastāvīgo magnētu materiālu magnētiskās īpašības kompasu izgatavošanai, kuriem bija milzīga loma navigācijā, militārajā un citās jomās, un tie kļuva par vienu no četriem lielajiem senās Ķīnas izgudrojumiem.
Pirmais motors pasaulē, kas parādījās 20. gs. divdesmitajos gados, bija pastāvīgā magnēta motors, kas izmantoja pastāvīgos magnētus ierosmes magnētisko lauku ģenerēšanai. Tomēr tajā laikā izmantotais pastāvīgā magnēta materiāls bija dabīgais magnetīts (Fe3O4), kam bija ļoti zems magnētiskās enerģijas blīvums. No tā izgatavotais motors bija liels un drīz vien tika aizstāts ar elektrisko ierosmes motoru.
Līdz ar dažādu motoru straujo attīstību un pašreizējo magnetizatoru izgudrošanu cilvēki ir veikuši padziļinātus pētījumus par pastāvīgo magnētisko materiālu mehānismu, sastāvu un ražošanas tehnoloģiju, un ir secīgi atklājuši dažādus pastāvīgos magnētiskos materiālus, piemēram, oglekļa tēraudu, volframa tēraudu (maksimālais magnētiskās enerģijas reizinājums aptuveni 2,7 kJ/m3) un kobalta tēraudu (maksimālais magnētiskās enerģijas reizinājums aptuveni 7,2 kJ/m3).
Jo īpaši alumīnija niķeļa kobalta pastāvīgo magnētu parādīšanās 20. gs. trīsdesmitajos gados (maksimālais magnētiskās enerģijas reizinājums var sasniegt 85 kJ/m3) un ferīta pastāvīgo magnētu parādīšanās 20. gs. piecdesmitajos gados (maksimālais magnētiskās enerģijas reizinājums var sasniegt 40 kJ/m3) ir ievērojami uzlabojušas magnētiskās īpašības, un dažādi mikro un mazie motori ir sākuši izmantot pastāvīgā magnēta ierosmi. Pastāvīgā magnēta motoru jauda svārstās no dažiem milivatiem līdz desmitiem kilovatu. Tos plaši izmanto militārajā, rūpnieciskajā un lauksaimnieciskajā ražošanā, kā arī ikdienas dzīvē, un to jauda ir ievērojami palielinājusies.
Attiecīgi šajā periodā ir gūti sasniegumi pastāvīgo magnētu motoru projektēšanas teorijā, aprēķinu metodēs, magnetizācijā un ražošanas tehnoloģijā, veidojot analīzes un pētījumu metožu kopumu, ko pārstāv pastāvīgo magnētu darba diagrammas metode. Tomēr AlNiCo pastāvīgo magnētu koercivitātes spēks ir zems (36–160 kA/m), un ferīta pastāvīgo magnētu atlikušais magnētiskais blīvums nav augsts (0,2–0,44 T), kas ierobežo to pielietojuma diapazonu motoros.
Tikai 20. gs. sešdesmitajos un astoņdesmitajos gados viens pēc otra parādījās retzemju kobalta pastāvīgie magnēti un neodīma dzelzs bora pastāvīgie magnēti (kopā saukti par retzemju pastāvīgajiem magnētiem). To lieliskās magnētiskās īpašības, piemēram, augsts paliekošais magnētiskais blīvums, augsts koercīvais spēks, augsts magnētiskās enerģijas reizinājums un lineāra demagnetizācijas līkne, ir īpaši piemērotas motoru ražošanai, tādējādi ievadot pastāvīgo magnētu motoru attīstību jaunā vēsturiskā periodā.
1.Pastāvīgie magnētiskie materiāli
Pastāvīgo magnētu materiāli, ko parasti izmanto motoros, ir saķepināti magnēti un savienoti magnēti, galvenie veidi ir alumīnija niķeļa kobalts, ferīts, samārija kobalts, neodīma dzelzs bors utt.
Alnico: Alnico pastāvīgā magnēta materiāls ir viens no agrākajiem plaši izmantotajiem pastāvīgā magnēta materiāliem, un tā sagatavošanas process un tehnoloģija ir samērā nobriedusi.
Pastāvīgais ferīts: 20. gs. piecdesmitajos gados ferīts sāka uzplaukt, īpaši 20. gs. septiņdesmitajos gados, kad lielos daudzumos tika ražots stroncija ferīts ar labu koercitīvitāti un magnētiskās enerģijas veiktspēju, strauji paplašinot pastāvīgā ferīta izmantošanu. Kā nemetālisks magnētiskais materiāls, ferītam nepiemīt tādi trūkumi kā viegla oksidēšanās, zema Kirī temperatūra un metāla pastāvīgā magnēta materiālu augstās izmaksas, tāpēc tas ir ļoti populārs.
Samārija kobalts: pastāvīgā magnēta materiāls ar izcilām magnētiskām īpašībām, kas parādījās 20. gs. sešdesmito gadu vidū un kam ir ļoti stabila veiktspēja. Samārija kobalts ir īpaši piemērots motoru ražošanai magnētisko īpašību ziņā, taču augstās cenas dēļ to galvenokārt izmanto militāro motoru, piemēram, aviācijas, kosmosa un ieroču, pētniecībā un attīstībā, kā arī motoru izstrādē augsto tehnoloģiju jomās, kur augsta veiktspēja un cena nav galvenais faktors.
NdFeB: NdFeB magnētiskais materiāls ir neodīma, dzelzs oksīda u.c. sakausējums, kas pazīstams arī kā magnētiskais tērauds. Tam ir ārkārtīgi augsts magnētiskās enerģijas reizinājums un koercīvspēks. Vienlaikus augstā enerģijas blīvuma priekšrocības padara NdFeB pastāvīgā magnēta materiālus plaši izmantojamus mūsdienu rūpniecībā un elektroniskajās tehnoloģijās, ļaujot miniaturizēt, atvieglot un plānāk izgatavot tādas iekārtas kā instrumentus, elektroakustiskos motorus, magnētisko atdalīšanu un magnetizāciju. Tā kā tas satur lielu daudzumu neodīma un dzelzs, tas viegli sarūsē. Virsmas ķīmiskā pasivācija ir viens no labākajiem risinājumiem pašlaik.
Korozijas izturība, maksimālā darba temperatūra, apstrādes veiktspēja, demagnetizācijas līknes forma,
Un bieži izmantoto pastāvīgo magnētu materiālu cenu salīdzinājums motoriem (attēls)
2.Magnētiskā tērauda formas un tolerances ietekme uz motora darbību
1. Magnētiskā tērauda biezuma ietekme
Kad iekšējā vai ārējā magnētiskā ķēde ir fiksēta, palielinoties biezumam, gaisa sprauga samazinās un efektīvā magnētiskā plūsma palielinās. Acīmredzama izpausme ir tāda, ka tukšgaitas ātrums samazinās un tukšgaitas strāva samazinās pie tāda paša atlikušā magnētisma, un motora maksimālā efektivitāte palielinās. Tomēr pastāv arī trūkumi, piemēram, palielināta motora komutācijas vibrācija un relatīvi stāvāka motora efektivitātes līkne. Tāpēc motora magnētiskā tērauda biezumam jābūt pēc iespējas vienmērīgākam, lai samazinātu vibrāciju.
2. Magnētiskā tērauda platuma ietekme
Blīvi izvietotiem bezkontaktu motora magnētiem kopējā kumulatīvā atstarpe nedrīkst pārsniegt 0,5 mm. Ja tā ir pārāk maza, magnēts netiks uzstādīts. Ja tā ir pārāk liela, motors vibrēs un samazinās efektivitāti. Tas ir tāpēc, ka Hola elementa, kas mēra magnēta pozīciju, pozīcija neatbilst magnēta faktiskajai pozīcijai, un platumam jābūt vienādam, pretējā gadījumā motoram būs zema efektivitāte un liela vibrācija.
Birstveida motoriem starp magnētiem ir noteikta atstarpe, kas paredzēta mehāniskās komutācijas pārejas zonai. Lai gan atstarpe pastāv, lielākajai daļai ražotāju ir stingras magnētu uzstādīšanas procedūras, lai nodrošinātu uzstādīšanas precizitāti un precīzu motora magnēta uzstādīšanas pozīciju. Ja magnēta platums ir lielāks, tas netiks uzstādīts; ja magnēta platums ir pārāk mazs, tas izraisīs magnēta nepareizu novietojumu, motors vibrēs vairāk un samazināsies efektivitāte.
3. Magnētiskā tērauda nošķēluma izmēra un beznošķēluma ietekme
Ja fāzēšana netiek veikta, magnētiskā lauka izmaiņu ātrums motora magnētiskā lauka malā būs liels, izraisot motora pulsāciju. Jo lielāka fāzēšana, jo mazāka vibrācija. Tomēr fāzēšana parasti rada zināmus magnētiskās plūsmas zudumus. Dažām specifikācijām magnētiskās plūsmas zudumi ir 0,5–1,5 %, ja fāzēšana ir 0,8. Suku motoriem ar zemu atlikušo magnētismu, atbilstoša fāzēšanas izmēra samazināšana palīdzēs kompensēt atlikušo magnētismu, bet motora pulsācija palielināsies. Vispārīgi runājot, ja atlikušais magnētisms ir zems, pielaidi garuma virzienā var atbilstoši palielināt, kas var zināmā mērā palielināt efektīvo magnētisko plūsmu un saglabāt motora darbību praktiski nemainīgu.
3. Piezīmes par pastāvīgā magnēta motoriem
1. Magnētiskās ķēdes struktūra un konstrukcijas aprēķins
Lai pilnībā izmantotu dažādu pastāvīgā magnēta materiālu magnētiskās īpašības, īpaši retzemju pastāvīgo magnētu lieliskās magnētiskās īpašības, un ražotu rentablus pastāvīgā magnēta motorus, nav iespējams vienkārši pielietot tradicionālo pastāvīgā magnēta motoru vai elektromagnētiskās ierosmes motoru struktūras un konstrukcijas aprēķinu metodes. Ir jāizstrādā jaunas konstrukcijas koncepcijas, lai atkārtoti analizētu un uzlabotu magnētiskās ķēdes struktūru. Līdz ar datortehnikas un programmatūras tehnoloģiju straujo attīstību, kā arī nepārtrauktu moderno projektēšanas metožu, piemēram, elektromagnētiskā lauka skaitliskā aprēķina, optimizācijas projektēšanas un simulācijas tehnoloģiju, uzlabošanu, un pateicoties motoru akadēmisko un inženierzinātņu aprindu kopīgajiem centieniem, ir panākts sasniegums pastāvīgā magnēta motoru projektēšanas teorijā, aprēķinu metodēs, strukturālajos procesos un vadības tehnoloģijās, veidojot pilnīgu analīzes un pētniecības metožu, kā arī datorizētas analīzes un projektēšanas programmatūras kopumu, kas apvieno elektromagnētiskā lauka skaitlisko aprēķinu un līdzvērtīgu magnētiskās ķēdes analītisko risinājumu, un tiek nepārtraukti uzlabots.
2. Neatgriezeniska demagnetizācijas problēma
Ja konstrukcija vai lietošana ir nepareiza, pastāvīgā magnēta motors var izraisīt neatgriezenisku demagnetizāciju jeb demagnetizāciju pārāk augstas (NdFeB pastāvīgā magnēta) vai pārāk zemas (ferīta pastāvīgā magnēta) temperatūras, trieciena strāvas izraisītas armatūras reakcijas vai spēcīgas mehāniskas vibrācijas ietekmē, kas samazinās motora veiktspēju un pat padarīs to nelietojamu. Tāpēc ir jāizpēta un jāizstrādā metodes un ierīces, kas piemērotas motoru ražotājiem, lai pārbaudītu pastāvīgā magnēta materiālu termisko stabilitāti un analizētu dažādu konstrukcijas formu pretdemagnetizācijas spējas, lai projektēšanas un ražošanas laikā varētu veikt atbilstošus pasākumus, lai nodrošinātu, ka pastāvīgā magnēta motors nezaudē magnētismu.
3. Izmaksu problēmas
Tā kā retzemju pastāvīgie magnēti joprojām ir samērā dārgi, retzemju pastāvīgo magnētu motoru izmaksas parasti ir augstākas nekā elektrisko ierosmes motoru izmaksas, kas jākompensē ar to augsto veiktspēju un ekspluatācijas izmaksu ietaupījumu. Dažos gadījumos, piemēram, datoru disku diskdziņu balss spoles motoros, NdFeB pastāvīgo magnētu izmantošana uzlabo veiktspēju, ievērojami samazina tilpumu un masu, kā arī samazina kopējās izmaksas. Projektējot, ir nepieciešams salīdzināt veiktspēju un cenu, pamatojoties uz konkrētiem lietošanas gadījumiem un prasībām, kā arī ieviest jauninājumus strukturālajos procesos un optimizēt dizainu, lai samazinātu izmaksas.
Anhui Mingteng pastāvīgā magnēta elektromehānisko iekārtu Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Pastāvīgā magnēta motora magnētiskā tērauda demagnetizācijas ātrums nepārsniedz vienu tūkstošdaļu gadā.
Mūsu uzņēmuma pastāvīgā magnēta motora rotora pastāvīgā magnēta materiāls izmanto augstas magnētiskās enerģijas reizinājumu un augstas iekšējās koercitīvitātes saķepinātu NdFeB, un parastās markas ir N38SH, N38UH, N40UH, N42UH utt. Kā piemēru var minēt N38SH, mūsu uzņēmumā bieži izmantoto marku: 38- apzīmē maksimālo magnētiskās enerģijas reizinājumu 38MGOe; SH apzīmē maksimālo temperatūras izturību 150 ℃. UH maksimālā temperatūras izturība ir 180 ℃. Uzņēmums ir izstrādājis profesionālus instrumentus un vadotnes magnētiskā tērauda montāžai un ar saprātīgiem līdzekļiem kvalitatīvi analizējis saliktā magnētiskā tērauda polaritāti, lai katras spraugas magnētiskā tērauda relatīvā magnētiskā plūsmas vērtība būtu tuvu, kas nodrošina magnētiskās ķēdes simetriju un magnētiskā tērauda montāžas kvalitāti.
Autortiesības: Šis raksts ir WeChat publiskā numura “šodienas motors” atkārtots izdevums, sākotnējā saite https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Šis raksts neatspoguļo mūsu uzņēmuma viedokli. Ja jums ir atšķirīgs viedoklis vai uzskati, lūdzu, palabojiet mūs!
Publicēšanas laiks: 2024. gada 30. augusts