O desenvolvemento de motores de imáns permanentes está intimamente relacionado co desenvolvemento de materiais de imáns permanentes. China é o primeiro país do mundo en descubrir as propiedades magnéticas dos materiais de imán permanente e aplicalas na práctica. Hai máis de 2.000 anos, China utilizou as propiedades magnéticas dos materiais de imán permanente para facer compás, que desempeñaron un papel importante na navegación, o militar e outros campos, e converteuse nun dos catro grandes inventos da antiga China.
O primeiro motor do mundo, que apareceu na década de 1920, foi un motor de imáns permanentes que utilizaba imáns permanentes para xerar campos magnéticos de excitación. Non obstante, o material de imán permanente utilizado naquel momento era a magnetita natural (Fe3O4), que tiña unha densidade de enerxía magnética moi baixa. O motor feito con el era de gran tamaño e pronto foi substituído polo motor de excitación eléctrica.
Co rápido desenvolvemento de varios motores e a invención dos magnetizadores actuais, a xente realizou unha investigación en profundidade sobre o mecanismo, a composición e a tecnoloxía de fabricación de materiais magnéticos permanentes e descubriron sucesivamente unha variedade de materiais magnéticos permanentes como o aceiro ao carbono, o volframio. aceiro (produto de enerxía magnética máxima duns 2,7 kJ/m3) e aceiro cobalto (produto de enerxía magnética máxima duns 7,2 kJ/m3).
En particular, a aparición de imáns permanentes de aluminio níquel cobalto na década de 1930 (o produto de enerxía magnética máxima pode alcanzar os 85 kJ/m3) e os imáns permanentes de ferrita nos anos 50 (o produto de enerxía magnética máxima pode alcanzar os 40 kJ/m3) melloraron moito as propiedades magnéticas. , e varios micromotores e pequenos motores comezaron a utilizar a excitación de imáns permanentes. A potencia dos motores de imáns permanentes varía desde algúns milivatios ata decenas de quilovatios. Son amplamente utilizados na produción militar, industrial e agrícola e na vida diaria, e a súa produción aumentou drasticamente.
En consecuencia, durante este período, producíronse avances na teoría do deseño, métodos de cálculo, magnetización e tecnoloxía de fabricación de motores de imán permanente, formando un conxunto de métodos de análise e investigación representados polo método do diagrama de diagrama de traballo de imán permanente. Non obstante, a forza coercitiva dos imáns permanentes de AlNiCo é baixa (36-160 kA/m) e a densidade magnética remanente dos imáns permanentes de ferrita non é alta (0,2-0,44 T), o que limita o seu rango de aplicación en motores.
Non foi ata os anos 1960 e 1980 cando os imáns permanentes de cobalto de terras raras e os imáns permanentes de neodimio, ferro boro (colectivamente chamados imáns permanentes de terras raras) saíron un tras outro. As súas excelentes propiedades magnéticas de alta densidade magnética remanente, alta forza coercitiva, produto de alta enerxía magnética e curva de desmagnetización lineal son particularmente adecuadas para a fabricación de motores, o que marca o inicio do desenvolvemento de motores de imán permanente nun novo período histórico.
1.Materiais magnéticos permanentes
Os materiais de imán permanente que se usan habitualmente nos motores inclúen imáns sinterizados e imáns unidos, os principais tipos son aluminio, níquel cobalto, ferrita, samario cobalto, neodimio, ferro boro, etc.
Alnico: o material de imán permanente Alnico é un dos materiais de imán permanente máis utilizados máis antigos, e o seu proceso de preparación e tecnoloxía son relativamente maduros.
Ferrita permanente: na década de 1950, a ferrita comezou a florecer, especialmente na década de 1970, cando se puxo en produción en grandes cantidades a ferrita de estroncio con boa coercitividade e rendemento enerxético magnético, ampliando rapidamente o uso da ferrita permanente. Como material magnético non metálico, a ferrita non ten as desvantaxes de fácil oxidación, baixa temperatura de Curie e alto custo dos materiais de imán permanente metálico, polo que é moi popular.
Cobalto de samario: un material de imán permanente con excelentes propiedades magnéticas que xurdiu a mediados dos anos 60 e que ten un rendemento moi estable. O cobalto de samario é particularmente axeitado para a fabricación de motores en termos de propiedades magnéticas, pero debido ao seu alto prezo, utilízase principalmente na investigación e desenvolvemento de motores militares como a aviación, o aeroespacial e as armas, e motores en campos de alta tecnoloxía onde O alto rendemento e o prezo non son o factor principal.
NdFeB: o material magnético NdFeB é unha aliaxe de neodimio, óxido de ferro, etc., tamén coñecida como aceiro magnético. Ten un produto de enerxía magnética e forza coercitiva extremadamente altas. Ao mesmo tempo, as vantaxes da alta densidade de enerxía fan que os materiais de imán permanente NdFeB sexan amplamente utilizados na industria moderna e na tecnoloxía electrónica, o que permite miniaturizar, alixeirar e adelgazar equipos como instrumentos, motores electroacústicos, separación magnética e magnetización. Debido a que contén unha gran cantidade de neodimio e ferro, é fácil de oxidar. A pasivación química superficial é unha das mellores solucións na actualidade.
Resistencia á corrosión, temperatura máxima de funcionamento, rendemento de procesamento, forma da curva de desmagnetización,
e comparación de prezos de materiais de imán permanente de uso común para motores (Figura)
2.A influencia da forma e tolerancia do aceiro magnético no rendemento do motor
1. Influencia do grosor do aceiro magnético
Cando se fixa o circuíto magnético interior ou exterior, o espazo de aire diminúe e o fluxo magnético efectivo aumenta cando o grosor aumenta. A manifestación obvia é que a velocidade sen carga diminúe e a corrente sen carga diminúe baixo o mesmo magnetismo residual, e a máxima eficiencia do motor aumenta. Non obstante, tamén hai desvantaxes, como o aumento da vibración de conmutación do motor e unha curva de eficiencia relativamente máis pronunciada do motor. Polo tanto, o espesor do aceiro magnético do motor debe ser o máis consistente posible para reducir a vibración.
2.Influencia do ancho do aceiro magnético
Para imáns de motores sen escobillas moi espazados, a separación acumulada total non pode exceder de 0,5 mm. Se é demasiado pequeno, non se instalará. Se é demasiado grande, o motor vibrará e reducirá a eficiencia. Isto débese a que a posición do elemento Hall que mide a posición do imán non se corresponde coa posición real do imán e o ancho debe ser consistente, se non, o motor terá baixa eficiencia e vibración grande.
Para os motores con escobillas, hai un certo espazo entre os imáns, que está reservado para a zona de transición de conmutación mecánica. Aínda que hai un oco, a maioría dos fabricantes teñen procedementos estritos de instalación de imáns para garantir a precisión da instalación co fin de garantir a posición de instalación precisa do imán do motor. Se o ancho do imán supera, non se instalará; se o ancho do imán é demasiado pequeno, fará que o imán estea desalineado, o motor vibrará máis e reducirase a eficiencia.
3.A influencia do tamaño do chaflán de aceiro magnético e non do chaflán
Se non se fai o chaflán, a taxa de cambio do campo magnético no bordo do campo magnético do motor será grande, provocando a pulsación do motor. Canto maior sexa o chaflán, menor será a vibración. Non obstante, o chafrán xeralmente provoca unha certa perda de fluxo magnético. Para algunhas especificacións, a perda de fluxo magnético é de 0,5 ~ 1,5% cando o chaflán é de 0,8. Para motores cepillados con baixo magnetismo residual, reducir adecuadamente o tamaño do chaflán axudará a compensar o magnetismo residual, pero a pulsación do motor aumentará. En xeral, cando o magnetismo residual é baixo, a tolerancia na dirección da lonxitude pódese ampliar adecuadamente, o que pode aumentar o fluxo magnético efectivo ata certo punto e manter o rendemento do motor basicamente sen cambios.
3.Notas sobre motores de imán permanente
1. Estrutura de circuítos magnéticos e cálculo do deseño
Para darlle o máximo partido ás propiedades magnéticas de varios materiais de imán permanente, especialmente as excelentes propiedades magnéticas dos imáns permanentes de terras raras, e fabricar motores de imán permanente rendibles, non é posible aplicar simplemente os métodos de cálculo de estrutura e deseño de motores tradicionais de imán permanente ou motores de excitación electromagnética. Débense establecer novos conceptos de deseño para reanalizar e mellorar a estrutura do circuíto magnético. Co rápido desenvolvemento da tecnoloxía de hardware e software informático, así como a mellora continua dos métodos de deseño modernos, como o cálculo numérico de campos electromagnéticos, o deseño de optimización e a tecnoloxía de simulación, e grazas aos esforzos conxuntos das comunidades académicas e de enxeñería do motor, producíronse avances. feito na teoría do deseño, métodos de cálculo, procesos estruturais e tecnoloxías de control de motores de imán permanente, formando un conxunto completo de métodos de análise e investigación e software de análise e deseño asistido por ordenador que combina o cálculo numérico de campos electromagnéticos e a solución analítica de circuítos magnéticos equivalentes, e está a ser mellorada continuamente.
2. Problema de desmagnetización irreversible
Se o deseño ou o uso é incorrecto, o motor de imán permanente pode producir desmagnetización ou desmagnetización irreversible cando a temperatura é demasiado alta (imán permanente NdFeB) ou moi baixa (imán permanente de ferrita), baixo a reacción da armadura causada pola corrente de impacto. ou baixo vibracións mecánicas severas, o que reducirá o rendemento do motor e mesmo o fará inservible. Polo tanto, é necesario estudar e desenvolver métodos e dispositivos axeitados para os fabricantes de motores para comprobar a estabilidade térmica dos materiais de imán permanente e analizar as capacidades antidesmagnetización de varias formas estruturais, para que se poidan tomar as medidas correspondentes durante o deseño e a fabricación. para garantir que o motor de imán permanente non perda magnetismo.
3. Cuestións de custos
Dado que os imáns permanentes de terras raras aínda son relativamente caros, o custo dos motores de imáns permanentes de terras raras é xeralmente maior que o dos motores de excitación eléctrica, o que debe ser compensado polo seu alto rendemento e o aforro de custos operativos. Nalgunhas ocasións, como os motores de bobina de voz para unidades de disco de ordenador, o uso de imáns permanentes NdFeB mellora o rendemento, reduce significativamente o volume e a masa e reduce os custos totais. Á hora de proxectar, é necesario facer unha comparación de rendemento e prezo en función de ocasións e requisitos específicos de uso, e innovar procesos estruturais e optimizar deseños para reducir custos.
Anhui Mingteng Electromechanical Equipment Co., Ltd. de imán permanente (https://www.mingtengmotor.com/). A taxa de desmagnetización do aceiro magnético do motor de imán permanente non supera a milésima parte ao ano.
O material de imán permanente do rotor do motor de imán permanente da nosa empresa adopta un produto de alta enerxía magnética e un NdFeB sinterizado de alta coercitividade intrínseca, e os graos convencionais son N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, etc. Tome N38SH, un grao de uso común da nosa empresa. , como exemplo: 38- representa o produto de enerxía magnética máxima de 38MGOe; SH representa a resistencia máxima á temperatura de 150 ℃. UH ten unha resistencia máxima á temperatura de 180 ℃. A empresa deseñou ferramentas profesionais e accesorios de guía para a montaxe de aceiro magnético e analizou cualitativamente a polaridade do aceiro magnético ensamblado con medios razoables, de xeito que o valor do fluxo magnético relativo de cada aceiro magnético estea próximo, o que garante a simetría do magnético. circuíto e a calidade do conxunto de aceiro magnético.
Copyright: este artigo é unha reimpresión do número público de WeChat "o motor de hoxe", a ligazón orixinal https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Este artigo non representa as opinións da nosa empresa. Se tes opinións ou puntos de vista diferentes, corríxenos!
Hora de publicación: 30-Ago-2024