El desenvolupament de motors d'imants permanents està estretament relacionat amb el desenvolupament de materials d'imants permanents. La Xina és el primer país del món a descobrir les propietats magnètiques dels materials d'imants permanents i aplicar-les a la pràctica. Fa més de 2.000 anys, la Xina va utilitzar les propietats magnètiques dels materials d'imants permanents per fer brúixoles, que van tenir un paper important en la navegació, l'exèrcit i altres camps, i es van convertir en un dels quatre grans invents de l'antiga Xina.
El primer motor del món, que va aparèixer a la dècada de 1920, va ser un motor d'imants permanents que utilitzava imants permanents per generar camps magnètics d'excitació. Tanmateix, el material d'imant permanent utilitzat en aquell moment era la magnetita natural (Fe3O4), que tenia una densitat d'energia magnètica molt baixa. El motor fet d'ell era de grans dimensions i aviat va ser substituït pel motor d'excitació elèctrica.
Amb el ràpid desenvolupament de diversos motors i la invenció dels magnetitzadors actuals, la gent ha dut a terme investigacions en profunditat sobre el mecanisme, la composició i la tecnologia de fabricació de materials magnètics permanents i han descobert successivament una varietat de materials magnètics permanents com l'acer al carboni, el tungstè. acer (producte d'energia magnètica màxima d'uns 2,7 kJ/m3) i acer al cobalt (producte d'energia magnètica màxima d'uns 7,2 kJ/m3).
En particular, l'aparició d'imants permanents d'alumini níquel cobalt a la dècada de 1930 (el producte d'energia magnètica màxima pot arribar a 85 kJ/m3) i els imants permanents de ferrita a la dècada de 1950 (el producte d'energia magnètica màxima pot arribar als 40 kJ/m3) han millorat molt les propietats magnètiques. , i diversos micromotors i petits motors han començat a utilitzar l'excitació d'imants permanents. La potència dels motors d'imants permanents oscil·la entre uns pocs mil·liwatts a desenes de quilowatts. S'utilitzen àmpliament en la producció militar, industrial i agrícola i la vida diària, i la seva producció ha augmentat de manera espectacular.
En conseqüència, durant aquest període, s'han fet avenços en la teoria del disseny, els mètodes de càlcul, la magnetització i la tecnologia de fabricació de motors d'imants permanents, formant un conjunt de mètodes d'anàlisi i investigació representats pel mètode del diagrama de diagrama de treball d'imants permanents. Tanmateix, la força coercitiva dels imants permanents d'AlNiCo és baixa (36-160 kA/m) i la densitat magnètica remanent dels imants permanents de ferrita no és alta (0,2-0,44 T), cosa que limita el seu rang d'aplicació en motors.
No va ser fins als anys 1960 i 1980 que els imants permanents de cobalt de terres rares i els imants permanents de neodimi ferro bor (anomenats col·lectivament imants permanents de terres rares) van sortir un darrere l'altre. Les seves excel·lents propietats magnètiques d'alta densitat magnètica remanent, alta força coercitiva, producte d'alta energia magnètica i corba de desmagnetització lineal són especialment adequades per a la fabricació de motors, donant lloc al desenvolupament de motors d'imants permanents en un nou període històric.
1.Materials magnètics permanents
Els materials d'imants permanents que s'utilitzen habitualment als motors inclouen imants sinteritzats i imants units, els principals tipus són alumini níquel cobalt, ferrita, samari cobalt, neodimi ferro bor, etc.
Alnico: el material d'imants permanents d'Alnico és un dels primers materials d'imants permanents utilitzats, i el seu procés de preparació i tecnologia són relativament madurs.
Ferrita permanent: a la dècada de 1950, la ferrita va començar a florir, especialment a la dècada de 1970, quan es va posar en producció en grans quantitats la ferrita d'estronci amb una bona coercivitat i rendiment energètic magnètic, ampliant ràpidament l'ús de ferrita permanent. Com a material magnètic no metàl·lic, la ferrita no té els inconvenients de la fàcil oxidació, la baixa temperatura de Curie i l'alt cost dels materials d'imants permanents metàl·lics, per la qual cosa és molt popular.
Samari cobalt: un material d'imant permanent amb excel·lents propietats magnètiques que va sorgir a mitjans dels anys 60 i té un rendiment molt estable. El cobalt de samari és especialment adequat per a la fabricació de motors pel que fa a propietats magnètiques, però a causa del seu alt preu, s'utilitza principalment en la investigació i desenvolupament de motors militars com l'aviació, l'aeroespacial i les armes, i motors en camps d'alta tecnologia on L'alt rendiment i el preu no són el factor principal.
NdFeB: el material magnètic NdFeB és un aliatge de neodimi, òxid de ferro, etc., també conegut com a acer magnètic. Té un producte d'energia magnètica i força coercitiva extremadament alta. Al mateix temps, els avantatges de l'alta densitat d'energia fan que els materials d'imants permanents NdFeB siguin àmpliament utilitzats en la indústria moderna i la tecnologia electrònica, cosa que permet miniaturitzar, alleugerir i aprimar equips com ara instruments, motors electroacústics, separació magnètica i magnetització. Com que conté una gran quantitat de neodimi i ferro, és fàcil d'oxidar. La passivació química superficial és una de les millors solucions actuals.
Resistència a la corrosió, temperatura màxima de funcionament, rendiment de processament, forma de corba de desmagnetització,
i comparació de preus dels materials d'imants permanents d'ús habitual per a motors (figura)
2.La influència de la forma i la tolerància de l'acer magnètic en el rendiment del motor
1. Influència del gruix de l'acer magnètic
Quan el circuit magnètic interior o exterior està fixat, el buit d'aire disminueix i el flux magnètic efectiu augmenta quan augmenta el gruix. La manifestació òbvia és que la velocitat sense càrrega disminueix i el corrent sense càrrega disminueix sota el mateix magnetisme residual, i augmenta l'eficiència màxima del motor. Tanmateix, també hi ha desavantatges, com ara l'augment de la vibració de commutació del motor i una corba d'eficiència relativament més pronunciada del motor. Per tant, el gruix de l'acer magnètic del motor ha de ser el més consistent possible per reduir la vibració.
2.Influència de l'amplada d'acer magnètic
Per als imants de motor sense escombretes molt espaiats, el buit acumulat total no pot superar els 0,5 mm. Si és massa petit, no s'instal·larà. Si és massa gran, el motor vibrarà i reduirà l'eficiència. Això es deu al fet que la posició de l'element Hall que mesura la posició de l'imant no es correspon amb la posició real de l'imant i l'amplada ha de ser coherent, en cas contrari, el motor tindrà una eficiència baixa i una gran vibració.
Per als motors raspallats, hi ha un cert espai entre els imants, que es reserva per a la zona de transició de commutació mecànica. Tot i que hi ha un buit, la majoria dels fabricants tenen procediments estrictes d'instal·lació d'imants per garantir la precisió de la instal·lació per tal de garantir la posició d'instal·lació precisa de l'imant del motor. Si l'amplada de l'imant supera, no s'instal·larà; si l'amplada de l'imant és massa petita, farà que l'imant estigui desalineat, el motor vibrarà més i l'eficiència es reduirà.
3.La influència de la mida del xamfrà d'acer magnètic i el no xamfrà
Si no es fa el xamfrà, la velocitat de canvi del camp magnètic a la vora del camp magnètic del motor serà gran, provocant la pulsació del motor. Com més gran sigui el xamfrà, menor serà la vibració. No obstant això, el xamfrà generalment provoca una certa pèrdua de flux magnètic. Per a algunes especificacions, la pèrdua de flux magnètic és del 0,5 ~ 1,5% quan el xamfrà és de 0,8. Per als motors raspallats amb un magnetisme residual baix, reduir adequadament la mida del xamfrà ajudarà a compensar el magnetisme residual, però augmentarà la pulsació del motor. En termes generals, quan el magnetisme residual és baix, la tolerància en la direcció de la longitud es pot augmentar adequadament, cosa que pot augmentar el flux magnètic efectiu fins a cert punt i mantenir el rendiment del motor bàsicament sense canvis.
3.Notes sobre motors d'imants permanents
1. Estructura del circuit magnètic i càlcul del disseny
Per tal de donar el màxim joc a les propietats magnètiques de diversos materials d'imants permanents, especialment les excel·lents propietats magnètiques dels imants permanents de terres rares, i fabricar motors d'imants permanents rendibles, no és possible aplicar simplement els mètodes de càlcul d'estructura i disseny de motors d'imants permanents tradicionals o motors d'excitació electromagnètica. S'han d'establir nous conceptes de disseny per tornar a analitzar i millorar l'estructura del circuit magnètic. Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia de maquinari i programari informàtic, així com la millora contínua dels mètodes de disseny moderns, com ara el càlcul numèric de camps electromagnètics, el disseny d'optimització i la tecnologia de simulació, i gràcies als esforços conjunts de les comunitats acadèmiques i d'enginyeria del motor, s'han produït avenços. realitzat en la teoria del disseny, mètodes de càlcul, processos estructurals i tecnologies de control de motors d'imants permanents, formant un conjunt complet de mètodes d'anàlisi i investigació i programari d'anàlisi i disseny assistit per ordinador que combina càlcul numèric de camp electromagnètic i solució analítica de circuit magnètic equivalent, i s'està millorant contínuament.
2. Problema de desmagnetització irreversible
Si el disseny o l'ús és inadequat, el motor d'imant permanent pot produir una desmagnetització irreversible o desmagnetització, quan la temperatura és massa alta (imant permanent NdFeB) o massa baixa (imant permanent de ferrita), sota la reacció de l'armadura causada pel corrent d'impacte, o sota una vibració mecànica severa, que reduirà el rendiment del motor i fins i tot el farà inutilitzable. Per tant, cal estudiar i desenvolupar mètodes i dispositius adequats per als fabricants de motors per comprovar l'estabilitat tèrmica dels materials d'imants permanents i analitzar les capacitats anti-desmagnetització de diverses formes estructurals, de manera que es puguin prendre les mesures corresponents durant el disseny i la fabricació. per garantir que el motor d'imant permanent no perdi magnetisme.
3. Problemes de costos
Com que els imants permanents de terres rares encara són relativament cars, el cost dels motors d'imants permanents de terres rares és generalment més elevat que el dels motors d'excitació elèctrica, que s'ha de compensar pel seu alt rendiment i estalvi en costos d'operació. En algunes ocasions, com ara els motors de bobina de veu per a unitats de disc d'ordinador, l'ús d'imants permanents NdFeB millora el rendiment, redueix significativament el volum i la massa i redueix els costos totals. A l'hora de dissenyar, cal fer una comparació de rendiment i preu en funció de les ocasions i requisits específics d'ús, i innovar els processos estructurals i optimitzar els dissenys per reduir costos.
Anhui Minngeng Electromechanical Equipment Co., Ltd. d'imants permanents (https://www.mingtengmotor.com/). La taxa de desmagnetització de l'acer magnètic del motor d'imants permanents no supera la mil·lèsima part per any.
El material d'imant permanent del rotor del motor d'imant permanent de la nostra empresa adopta un producte d'alta energia magnètica i un NdFeB sinteritzat d'alta coercivitat intrínseca, i els graus convencionals són N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, etc. Prengui N38SH, un grau d'ús habitual de la nostra empresa. , com a exemple: 38- representa el producte d'energia magnètica màxima de 38MGOe; SH representa la resistència a la temperatura màxima de 150 ℃. UH té una resistència a la temperatura màxima de 180 ℃. L'empresa ha dissenyat eines professionals i accessoris de guia per al muntatge d'acer magnètic i ha analitzat qualitativament la polaritat de l'acer magnètic muntat amb mitjans raonables, de manera que el valor del flux magnètic relatiu de cada acer magnètic de ranura sigui proper, cosa que garanteix la simetria del magnètic. circuit i la qualitat del conjunt d'acer magnètic.
Copyright: aquest article és una reimpressió del número públic de WeChat "el motor d'avui", l'enllaç original https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Aquest article no representa les opinions de la nostra empresa. Si tens opinions o opinions diferents, corregeix-nos!
Hora de publicació: 30-agost-2024