U sviluppu di i motori à magneti permanenti hè strettamente ligatu à u sviluppu di i materiali à magneti permanenti. A Cina hè u primu paese in u mondu à scopre e proprietà magnetiche di i materiali à magneti permanenti è à applicalli in pratica. Più di 2.000 anni fà, a Cina hà utilizatu e proprietà magnetiche di i materiali à magneti permanenti per fà bussole, chì anu ghjucatu un rolu enorme in a navigazione, in l'armata è in altri campi, è sò diventate una di e quattru grandi invenzioni di l'antica Cina.
U primu mutore in u mondu, chì hè apparsu in l'anni 1920, era un mutore à magneti permanenti chì utilizava magneti permanenti per generà campi magnetichi d'eccitazione. Tuttavia, u materiale di magneti permanenti utilizatu à quellu tempu era a magnetite naturale (Fe3O4), chì avia una densità d'energia magnetica assai bassa. U mutore fattu cun ella era di grande dimensione è hè statu prestu rimpiazzatu da u mutore d'eccitazione elettricu.
Cù u rapidu sviluppu di diversi motori è l'invenzione di magnetizatori attuali, a ghjente hà realizatu ricerche approfondite nantu à u mecanismu, a cumpusizione è a tecnulugia di fabricazione di materiali magnetichi permanenti, è hà successivamente scupertu una varietà di materiali magnetichi permanenti cum'è l'acciaiu à u carbone, l'acciaiu à u tungstenu (produttu energeticu magneticu massimu di circa 2,7 kJ/m3) è l'acciaiu à u cobaltu (produttu energeticu magneticu massimu di circa 7,2 kJ/m3).
In particulare, l'apparizione di magneti permanenti in aluminiu nichel cobalt in l'anni 1930 (u pruduttu energeticu magneticu massimu pò ghjunghje à 85 kJ/m3) è di magneti permanenti in ferrite in l'anni 1950 (u pruduttu energeticu magneticu massimu pò ghjunghje à 40 kJ/m3) hà migliuratu assai e proprietà magnetiche, è diversi micro è picculi motori anu cuminciatu à aduprà l'eccitazione à magneti permanenti. A putenza di i motori à magneti permanenti varieghja da pochi milliwatt à decine di kilowatt. Sò largamente usati in a pruduzzione militare, industriale è agricula è in a vita quotidiana, è a so pruduzzione hè aumentata dramaticamente.
Currispundentementi, durante stu periodu, sò state fatte scuperte in a teoria di a cuncepzione, i metudi di calculu, a magnetizazione è a tecnulugia di fabricazione di i motori à magneti permanenti, furmendu un inseme di metudi d'analisi è di ricerca rapprisentati da u metudu di u diagramma di funziunamentu di i magneti permanenti. Tuttavia, a forza coercitiva di i magneti permanenti AlNiCo hè bassa (36-160 kA/m), è a densità magnetica rimanente di i magneti permanenti in ferrite ùn hè micca alta (0,2-0,44 T), ciò chì limita u so campu d'applicazione in i motori.
Ùn hè statu chè in l'anni 1960 è 1980 chì i magneti permanenti di cobaltu di terre rare è i magneti permanenti di neodimiu ferru boru (chjamati cullettivamente magneti permanenti di terre rare) sò apparsi unu dopu l'altru. E so eccellenti proprietà magnetiche di alta densità magnetica rimanente, alta forza coercitiva, altu pruduttu energeticu magneticu è curva di smagnetizazione lineare sò particularmente adatte per a fabricazione di motori, aprendu cusì u sviluppu di i motori à magneti permanenti in un novu periodu storicu.
1. Materiali magnetichi permanenti
I materiali magnetichi permanenti cumunimenti usati in i motori includenu magneti sinterizzati è magneti incollati, i principali tipi sò aluminiu nichel cobalt, ferrite, samariu cobalt, neodimiu ferru boru, ecc.
Alnico: U materiale magneticu permanente Alnico hè unu di i primi materiali magnetici permanenti largamente utilizati, è u so prucessu di preparazione è a so tecnulugia sò relativamente maturi.
Ferrite permanente: In l'anni 1950, a ferrite hà cuminciatu à prosperà, in particulare in l'anni 1970, quandu a ferrite di stronziu cù una bona coercitività è prestazioni energetiche magnetiche hè stata messa in pruduzzione in grande quantità, espandendu rapidamente l'usu di a ferrite permanente. Cum'è materiale magneticu non metallicu, a ferrite ùn hà micca i svantaghji di a faciule ossidazione, a bassa temperatura di Curie è l'altu costu di i materiali magnetichi permanenti in metallo, dunque hè assai pupulare.
Samariu cobalt: Un materiale magneticu permanente cù eccellenti proprietà magnetiche chì hè apparsu à a mità di l'anni 1960 è hà prestazioni assai stabili. U samariu cobalt hè particularmente adattatu per a fabricazione di motori in termini di proprietà magnetiche, ma per via di u so prezzu elevatu, hè principalmente adupratu in a ricerca è u sviluppu di motori militari cum'è l'aviazione, l'aerospaziale è l'armi, è motori in campi high-tech induve l'alte prestazioni è u prezzu ùn sò micca u fattore principale.
NdFeB: U materiale magneticu NdFeB hè una lega di neodimiu, ossidu di ferru, ecc., cunnisciuta ancu cum'è acciaio magneticu. Hà un pruduttu di energia magnetica estremamente altu è una forza coercitiva. À u listessu tempu, i vantaghji di l'alta densità di energia rendenu i materiali magnetici permanenti NdFeB largamente usati in l'industria muderna è in a tecnulugia elettronica, rendendu pussibule miniaturizà, alleggerisce è assottiglià apparecchiature cum'è strumenti, motori elettroacustici, separazione magnetica è magnetizazione. Perchè cuntene una grande quantità di neodimiu è ferru, hè faciule da arrugginisce. A passivazione chimica superficiale hè una di e migliori suluzioni attualmente.
Resistenza à a corrosione, temperatura massima di funziunamentu, prestazioni di trasfurmazione, forma di a curva di smagnetizazione,
è paragone di i prezzi di i materiali magnetichi permanenti cumunimenti usati per i motori (Figura)
2.L'influenza di a forma è di a tolleranza di l'acciaiu magneticu nantu à e prestazioni di u mutore
1. Influenza di u spessore di l'acciaiu magneticu
Quandu u circuitu magneticu internu o esternu hè fissu, u spaziu d'aria diminuisce è u flussu magneticu efficace aumenta quandu u spessore aumenta. A manifestazione evidente hè chì a velocità à vuoto diminuisce è a corrente à vuoto diminuisce sottu u listessu magnetismu residuale, è l'efficienza massima di u mutore aumenta. Tuttavia, ci sò ancu svantaghji, cum'è una maggiore vibrazione di commutazione di u mutore è una curva di efficienza relativamente più ripida di u mutore. Dunque, u spessore di l'acciaio magneticu di u mutore deve esse u più consistente pussibule per riduce e vibrazioni.
2. Influenza di a larghezza di l'acciaiu magneticu
Per i magneti di i motori brushless vicini, a distanza cumulativa tutale ùn pò micca superà 0,5 mm. S'ella hè troppu chjuca, ùn serà micca installata. S'ella hè troppu grande, u mutore vibrerà è riducerà l'efficienza. Questu hè perchè a pusizione di l'elementu Hall chì misura a pusizione di u magnetu ùn currisponde micca à a pusizione attuale di u magnetu, è a larghezza deve esse coerente, altrimenti u mutore avarà una bassa efficienza è una grande vibrazione.
Per i motori à spazzole, ci hè un certu spaziu trà i magneti, chì hè riservatu per a zona di transizione di cummutazione meccanica. Ancu s'ellu ci hè un spaziu, a maiò parte di i pruduttori anu procedure strette d'installazione di i magneti per assicurà a precisione d'installazione per assicurà a pusizione precisa d'installazione di u magnetu di u mutore. Se a larghezza di u magnetu supera, ùn serà micca installatu; se a larghezza di u magnetu hè troppu chjuca, farà chì u magnetu sia disallineatu, u mutore vibrerà di più è l'efficienza serà ridutta.
3. L'influenza di a dimensione di u bisellu di l'acciaiu magneticu è di a non-bisellu
Sè u bisellu ùn hè micca fattu, a velocità di cambiamentu di u campu magneticu à u bordu di u campu magneticu di u mutore serà grande, pruvucendu a pulsazione di u mutore. Più grande hè u bisellu, più chjuca hè a vibrazione. Tuttavia, u bisellu generalmente provoca una certa perdita di flussu magneticu. Per alcune specifiche, a perdita di flussu magneticu hè 0,5 ~ 1,5% quandu u bisellu hè 0,8. Per i motori à spazzole cù un magnetismu residuale bassu, riduce currettamente a dimensione di u bisellu aiuterà à cumpensà u magnetismu residuale, ma a pulsazione di u mutore aumenterà. In generale, quandu u magnetismu residuale hè bassu, a tolleranza in a direzzione di a lunghezza pò esse allargata currettamente, ciò chì pò aumentà u flussu magneticu efficace finu à un certu puntu è mantene e prestazioni di u mutore basicamente invariate.
3. Note nantu à i motori à magneti permanenti
1. Struttura di circuitu magneticu è calculu di cuncepimentu
Per dà pienu ghjocu à e proprietà magnetiche di diversi materiali magnetichi permanenti, in particulare l'eccellenti proprietà magnetiche di i magneti permanenti di terre rare, è fabricà motori à magneti permanenti à bon pattu, ùn hè micca pussibule applicà semplicemente i metudi di calculu di struttura è di cuncepimentu di i motori tradiziunali à magneti permanenti o di i motori d'eccitazione elettromagnetica. Novi cuncetti di cuncepimentu devenu esse stabiliti per rianalizà è migliurà a struttura di u circuitu magneticu. Cù u rapidu sviluppu di a tecnulugia hardware è software di l'urdinatore, è ancu u miglioramentu cuntinuu di i metudi di cuncepimentu muderni cum'è u calculu numericu di u campu elettromagneticu, a tecnulugia di cuncepimentu è simulazione di l'ottimisazione, è attraversu i sforzi cumuni di e cumunità accademiche è ingegneristiche di i motori, sò state fatte scoperte in a teoria di u cuncepimentu, i metudi di calculu, i prucessi strutturali è e tecnulugie di cuntrollu di i motori à magneti permanenti, furmendu un inseme cumpletu di metudi d'analisi è di ricerca è software d'analisi è di cuncepimentu assistitu da computer chì combina u calculu numericu di u campu elettromagneticu è una suluzione analitica di circuiti magnetici equivalenti, è hè continuamente miglioratu.
2. Prublema di smagnetizazione irreversibile
Sè a cuncepzione o l'usu hè impropriu, u mutore à magneti permanenti pò pruduce una smagnetizazione irreversibile, o smagnetizazione, quandu a temperatura hè troppu alta (magnete permanente NdFeB) o troppu bassa (magnete permanente in ferrite), sottu à a reazione di l'armatura causata da a corrente d'impattu, o sottu à vibrazioni meccaniche severe, chì riduceranu e prestazioni di u mutore è ancu u renderanu inutilizabile. Dunque, hè necessariu studià è sviluppà metudi è dispositivi adatti per i pruduttori di motori per verificà a stabilità termica di i materiali à magneti permanenti, è analizà e capacità anti-smagnetizazione di varie forme strutturali, in modu chì e misure currispondenti possinu esse prese durante a cuncepzione è a fabricazione per assicurà chì u mutore à magneti permanenti ùn perda micca magnetismu.
3. Prublemi di costu
Siccomu i magneti permanenti di terre rare sò sempre relativamente cari, u costu di i motori à magneti permanenti di terre rare hè generalmente più altu ch'è quellu di i motori d'eccitazione elettrica, ciò chì deve esse cumpensatu da e so alte prestazioni è da i risparmi in i costi operativi. In certe occasioni, cum'è i motori à bobina mobile per i dischi di l'urdinatore, l'usu di magneti permanenti NdFeB migliora e prestazioni, riduce significativamente u vulume è a massa, è riduce i costi totali. Quandu si cuncepisce, hè necessariu fà un paragone di prestazioni è prezzu basatu annantu à occasioni è esigenze d'usu specifiche, è innovà i prucessi strutturali è ottimizà i disinni per riduce i costi.
Anhui Mingteng Attrezzatura Elettromeccanica à Magneti Permanenti Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). A velocità di smagnetizazione di l'acciaiu magneticu di i motori à magneti permanenti ùn hè micca più di un millesimu per annu.
U materiale magneticu permanente di u rotore di u mutore magneticu permanente di a nostra sucietà adotta un pruduttu di alta energia magnetica è una alta coercitività intrinseca NdFeB sinterizatu, è i gradi cunvinziunali sò N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, ecc. Pigliate N38SH, un gradu cumunamente utilizatu da a nostra sucietà, cum'è esempiu: 38- rapprisenta u pruduttu di energia magnetica massima di 38MGOe; SH rapprisenta a resistenza massima à a temperatura di 150 ℃. UH hà una resistenza massima à a temperatura di 180 ℃. A cumpagnia hà cuncipitu utensili prufessiunali è dispositivi di guida per l'assemblaggio di l'acciaio magneticu, è hà analizatu qualitativamente a polarità di l'acciaio magneticu assemblatu cù mezi ragionevuli, in modu chì u valore di flussu magneticu relativu di ogni fessura di l'acciaio magneticu sia vicinu, ciò chì assicura a simmetria di u circuitu magneticu è a qualità di l'assemblaggio di l'acciaio magneticu.
Dritti d'autore: Questu articulu hè una ristampa di u numeru publicu WeChat "u mutore d'oghje", u ligame originale https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Questu articulu ùn rapprisenta micca i punti di vista di a nostra sucietà. Sè vo avete opinioni o punti di vista diffirenti, per piacè curreggeci!
Data di publicazione: 30 d'aostu 2024