Utvecklingen av permanentmagnetmotorer är nära relaterad till utvecklingen av permanentmagnetmaterial. Kina är det första landet i världen att upptäcka de magnetiska egenskaperna hos permanentmagnetmaterial och tillämpa dem i praktiken. För mer än 2 000 år sedan använde Kina de magnetiska egenskaperna hos permanentmagnetmaterial för att göra kompasser, som spelade en stor roll inom navigering, militära och andra områden, och blev en av det gamla Kinas fyra stora uppfinningar.
Den första motorn i världen, som dök upp på 1920-talet, var en permanentmagnetmotor som använde permanentmagneter för att generera magnetiska excitationsfält. Det permanentmagnetmaterial som användes vid den tiden var dock naturlig magnetit (Fe3O4), som hade en mycket låg magnetisk energitäthet. Motorn som tillverkades av den var stor i storleken och ersattes snart av den elektriska magnetiseringsmotorn.
Med den snabba utvecklingen av olika motorer och uppfinningen av nuvarande magnetisatorer har människor utfört djupgående forskning om mekanismen, sammansättningen och tillverkningstekniken för permanentmagnetiska material och har successivt upptäckt en mängd permanentmagnetiska material som kolstål, volfram stål (maximal magnetisk energiprodukt på ca 2,7 kJ/m3), och koboltstål (maximal magnetisk energiprodukt på ca 7,2 kJ/m3).
Framför allt har utseendet av permanentmagneter av aluminiumnickelkobolt på 1930-talet (maximal magnetisk energiprodukt kan nå 85 kJ/m3) och ferritpermanentmagneter på 1950-talet (maximal magnetisk energiprodukt kan nå 40 kJ/m3) avsevärt förbättrade magnetiska egenskaper , och olika mikro- och småmotorer har börjat använda permanentmagnetexcitering. Kraften hos permanentmagnetmotorer sträcker sig från några milliwatt till tiotals kilowatt. De används i stor utsträckning inom militär, industriell och jordbruksproduktion och i det dagliga livet, och deras produktion har ökat dramatiskt.
På motsvarande sätt har under denna period gjorts genombrott inom designteorin, beräkningsmetoderna, magnetiserings- och tillverkningstekniken för permanentmagnetmotorer, vilket bildar en uppsättning analys- och forskningsmetoder representerade av arbetsdiagrammet för permanentmagneter. Koercitivkraften hos AlNiCo-permanentmagneter är dock låg (36-160 kA/m), och den remanenta magnetiska tätheten hos ferritpermanentmagneter är inte hög (0,2-0,44 T), vilket begränsar deras användningsområde i motorer.
Det var inte förrän på 1960- och 1980-talen som permanentmagneter av sällsynt jordartsmetall och permanentmagneter av neodymjärnbor (sammantaget kallade permanenta magneter för sällsynta jordartsmetaller) kom ut efter varandra. Deras utmärkta magnetiska egenskaper med hög remanent magnetisk densitet, hög koercitivkraft, hög magnetisk energiprodukt och linjär avmagnetiseringskurva är särskilt lämpliga för tillverkning av motorer, vilket leder utvecklingen av permanentmagnetmotorer in i en ny historisk period.
1. Permanenta magnetiska material
De permanentmagnetmaterial som vanligtvis används i motorer inkluderar sintrade magneter och bundna magneter, huvudtyperna är aluminiumnickelkobolt, ferrit, samariumkobolt, neodymjärnbor, etc.
Alnico: Alnico permanentmagnetmaterial är ett av de tidigast använda permanentmagnetmaterialen, och dess beredningsprocess och teknik är relativt mogen.
Permanent ferrit: På 1950-talet började ferrit blomstra, särskilt på 1970-talet, då strontiumferrit med god koercitivitet och magnetisk energiprestanda sattes i produktion i stora mängder, vilket snabbt utökade användningen av permanent ferrit. Som ett icke-metalliskt magnetiskt material har ferrit inte nackdelarna med enkel oxidation, låg Curie-temperatur och höga kostnader för metall permanentmagnetmaterial, så det är mycket populärt.
Samariumkobolt: Ett permanentmagnetmaterial med utmärkta magnetiska egenskaper som uppstod i mitten av 1960-talet och har mycket stabil prestanda. Samariumkobolt är särskilt lämplig för tillverkning av motorer när det gäller magnetiska egenskaper, men på grund av sitt höga pris används det främst i forskning och utveckling av militära motorer som flyg, rymd och vapen, och motorer inom högteknologiska områden där hög prestanda och pris är inte huvudfaktorn.
NdFeB: NdFeB magnetiskt material är en legering av neodym, järnoxid, etc., även känd som magnetiskt stål. Den har extremt hög magnetisk energiprodukt och tvångskraft. Samtidigt gör fördelarna med hög energitäthet att NdFeB permanentmagnetmaterial används i stor utsträckning inom modern industri och elektronisk teknik, vilket gör det möjligt att miniatyrisera, lätta och tunna ut utrustning som instrument, elektroakustiska motorer, magnetisk separation och magnetisering. Eftersom den innehåller en stor mängd neodym och järn är den lätt att rosta. Ytkemisk passivering är en av de bästa lösningarna för närvarande.
Korrosionsbeständighet, maximal driftstemperatur, bearbetningsprestanda, avmagnetiseringskurvans form,
och prisjämförelse av vanliga permanentmagnetmaterial för motorer (Figur)
2.Inverkan av magnetisk stålform och tolerans på motorprestanda
1. Påverkan av magnetiskt ståltjocklek
När den inre eller yttre magnetkretsen är fixerad minskar luftgapet och det effektiva magnetiska flödet ökar när tjockleken ökar. Den uppenbara manifestationen är att tomgångshastigheten minskar och tomgångsströmmen minskar under samma restmagnetism, och motorns maximala verkningsgrad ökar. Det finns emellertid också nackdelar, såsom ökad kommuteringsvibration hos motorn och en relativt brantare verkningsgradskurva för motorn. Därför bör tjockleken på det magnetiska motorstålet vara så konsekvent som möjligt för att minska vibrationerna.
2. Påverkan av magnetisk stålbredd
För tätt placerade borstlösa motormagneter får det totala ackumulerade gapet inte överstiga 0,5 mm. Om den är för liten kommer den inte att installeras. Om den är för stor kommer motorn att vibrera och minska effektiviteten. Detta beror på att positionen för Hall-elementet som mäter magnetens position inte motsvarar magnetens faktiska position, och bredden måste vara konsekvent, annars kommer motorn att ha låg verkningsgrad och stora vibrationer.
För borstade motorer finns det ett visst gap mellan magneterna, vilket är reserverat för den mekaniska kommuteringsövergångszonen. Även om det finns ett gap, har de flesta tillverkare strikta magnetinstallationsprocedurer för att säkerställa installationsnoggrannheten för att säkerställa motormagnetens korrekta installationsposition. Om magnetens bredd överskrider kommer den inte att installeras; om magnetens bredd är för liten kommer det att göra att magneten är felinriktad, motorn kommer att vibrera mer och effektiviteten kommer att minska.
3. Inverkan av magnetisk stålfasstorlek och icke-fasning
Om fasningen inte görs kommer förändringshastigheten för magnetfältet vid kanten av motorns magnetfält att vara stor, vilket orsakar motorns pulsering. Ju större avfasning, desto mindre vibration. Fasning orsakar emellertid i allmänhet en viss förlust av magnetiskt flöde. För vissa specifikationer är den magnetiska flödesförlusten 0,5~1,5% när avfasningen är 0,8. För borstade motorer med låg restmagnetism kommer en lämplig minskning av storleken på fasningen att hjälpa till att kompensera för restmagnetismen, men motorns pulsering kommer att öka. Generellt sett, när restmagnetismen är låg, kan toleransen i längdriktningen förstoras på lämpligt sätt, vilket kan öka det effektiva magnetiska flödet i viss utsträckning och hålla motorns prestanda i princip oförändrad.
3. Anmärkningar om permanentmagnetmotorer
1. Magnetkretsstruktur och designberäkning
För att ge fullt spel åt de magnetiska egenskaperna hos olika permanentmagnetmaterial, särskilt de utmärkta magnetiska egenskaperna hos permanentmagneter av sällsynta jordartsmetaller, och tillverka kostnadseffektiva permanentmagnetmotorer, är det inte möjligt att helt enkelt tillämpa struktur- och designberäkningsmetoderna för traditionella permanentmagnetmotorer eller elektromagnetiska excitationsmotorer. Nya designkoncept måste etableras för att analysera och förbättra den magnetiska kretsstrukturen. Med den snabba utvecklingen av datorhårdvara och mjukvaruteknik, såväl som den kontinuerliga förbättringen av moderna designmetoder som numerisk beräkning av elektromagnetiska fält, optimeringsdesign och simuleringsteknik, och genom gemensamma ansträngningar från motorakademin och ingenjörssamhället, har genombrott skett gjorda i designteorin, beräkningsmetoder, strukturella processer och styrtekniker för permanentmagnetmotorer, som bildar en komplett uppsättning analys- och forskningsmetoder och datorstödd analys- och designmjukvara som kombinerar numerisk beräkning av elektromagnetiska fält och likvärdig magnetisk kretsanalyslösning, och förbättras kontinuerligt.
2. Irreversibelt avmagnetiseringsproblem
Om konstruktionen eller användningen är felaktig, kan permanentmagnetmotorn producera irreversibel avmagnetisering eller avmagnetisering, när temperaturen är för hög (NdFeB permanentmagnet) eller för låg (permanentmagnet av ferrit), under ankarreaktionen som orsakas av slagströmmen, eller under kraftiga mekaniska vibrationer, vilket kommer att minska motorns prestanda och till och med göra den oanvändbar. Därför är det nödvändigt att studera och utveckla metoder och anordningar som är lämpliga för motortillverkare för att kontrollera den termiska stabiliteten hos permanentmagnetmaterial och att analysera anti-avmagnetiseringsförmågan hos olika strukturella former, så att motsvarande åtgärder kan vidtas under konstruktion och tillverkning. för att säkerställa att permanentmagnetmotorn inte tappar magnetism.
3. Kostnadsfrågor
Eftersom permanentmagneter för sällsynta jordartsmetaller fortfarande är relativt dyra, är kostnaden för permanentmagnetmotorer för sällsynta jordartsmetaller i allmänhet högre än för elektriska magnetiseringsmotorer, vilket måste kompenseras av dess höga prestanda och besparingar i driftskostnader. I vissa tillfällen, såsom talspolemotorer för datordiskenheter, förbättrar användningen av NdFeB-permanentmagneter prestandan, minskar volymen och massan avsevärt och minskar de totala kostnaderna. Vid design är det nödvändigt att göra en jämförelse av prestanda och pris baserat på specifika användningstillfällen och krav, och att förnya strukturella processer och optimera design för att minska kostnaderna.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Avmagnetiseringshastigheten för magnetiskt stål med permanent magnetmotor är inte mer än en tusendel per år.
Permanentmagnetmaterialet i permanentmagnetmotorns rotor i vårt företag använder högmagnetisk energiprodukt och sintrade NdFeB med hög inneboende koercivitet, och de konventionella kvaliteterna är N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, etc. Ta N38SH, en vanlig kvalitet av vårt företag , som ett exempel: 38- representerar den maximala magnetiska energiprodukten av 38MGOe; SH representerar det maximala temperaturmotståndet på 150 ℃. UH har en maximal temperaturbeständighet på 180 ℃. Företaget har designat professionella verktygs- och styrfixturer för montering av magnetiskt stål och kvalitativt analyserat polariteten hos det monterade magnetiska stålet med rimliga medel, så att det relativa magnetiska flödesvärdet för varje magnetiskt stål med spår är nära, vilket säkerställer symmetrin hos det magnetiska stålet. krets och kvaliteten på magnetisk stålmontering.
Upphovsrätt: Den här artikeln är ett omtryck av WeChat-numret "dagens motor", den ursprungliga länken https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Den här artikeln representerar inte vårt företags åsikter. Om du har olika åsikter eller åsikter, korrigera oss gärna!
Posttid: 30 augusti 2024