Kalıcı mıknatıs motorlarının geliştirilmesi, kalıcı mıknatıs malzemelerinin geliştirilmesiyle yakından ilişkilidir. Çin, kalıcı mıknatıs malzemelerinin manyetik özelliklerini keşfeden ve bunları pratikte uygulayan dünyadaki ilk ülkedir. 2.000 yıldan fazla bir süre önce Çin, kalıcı mıknatıs malzemelerinin manyetik özelliklerini pusula yapmak için kullandı ve bu pusulalar navigasyon, askeri ve diğer alanlarda büyük bir rol oynadı ve antik Çin'in dört büyük icadından biri haline geldi.
1920'lerde ortaya çıkan dünyadaki ilk motor, uyarım manyetik alanları oluşturmak için kalıcı mıknatıslar kullanan kalıcı mıknatıslı bir motordu. Ancak o zamanlar kullanılan kalıcı mıknatıs malzemesi, çok düşük manyetik enerji yoğunluğuna sahip doğal manyetit (Fe3O4) idi. Bundan yapılan motor büyük boyuttaydı ve kısa süre sonra elektrikli uyarım motoruyla değiştirildi.
Çeşitli motorların hızla gelişmesi ve güncel mıknatıslayıcıların icat edilmesiyle birlikte, insanlar kalıcı manyetik malzemelerin mekanizması, bileşimi ve üretim teknolojisi üzerinde derinlemesine araştırmalar yürütmüşler ve karbon çeliği, tungsten çeliği (maksimum manyetik enerji ürünü yaklaşık 2,7 kJ/m3) ve kobalt çeliği (maksimum manyetik enerji ürünü yaklaşık 7,2 kJ/m3) gibi çeşitli kalıcı manyetik malzemeler keşfetmişlerdir.
Özellikle 1930'larda alüminyum nikel kobalt kalıcı mıknatısların (maksimum manyetik enerji ürünü 85 kJ/m3'e ulaşabilir) ve 1950'lerde ferrit kalıcı mıknatısların (maksimum manyetik enerji ürünü 40 kJ/m3'e ulaşabilir) ortaya çıkması manyetik özellikleri büyük ölçüde iyileştirdi ve çeşitli mikro ve küçük motorlar kalıcı mıknatıs uyarımı kullanmaya başladı. Kalıcı mıknatıs motorlarının gücü birkaç miliwatt'tan onlarca kilowatt'a kadar değişir. Askeri, endüstriyel ve tarımsal üretimde ve günlük yaşamda yaygın olarak kullanılırlar ve çıktıları önemli ölçüde artmıştır.
Buna karşılık, bu dönemde, kalıcı mıknatıs motorlarının tasarım teorisi, hesaplama yöntemleri, mıknatıslanma ve üretim teknolojisinde atılımlar yapılmış, kalıcı mıknatıs çalışma diyagramı diyagram yöntemi ile temsil edilen bir dizi analiz ve araştırma yöntemi oluşturulmuştur. Ancak, AlNiCo kalıcı mıknatıslarının zorlayıcı kuvveti düşüktür (36-160 kA/m) ve ferrit kalıcı mıknatısların kalıcı manyetik yoğunluğu yüksek değildir (0,2-0,44 T), bu da motorlardaki uygulama aralıklarını sınırlar.
Nadir toprak kobalt kalıcı mıknatıslar ve neodim demir bor kalıcı mıknatıslar (toplu olarak nadir toprak kalıcı mıknatıslar olarak anılır) ancak 1960'larda ve 1980'lerde birbiri ardına ortaya çıktı. Yüksek kalıcı manyetik yoğunluk, yüksek zorlayıcı kuvvet, yüksek manyetik enerji ürünü ve doğrusal manyetik giderme eğrisi gibi mükemmel manyetik özellikleri, motor üretimi için özellikle uygundur ve böylece kalıcı mıknatıs motorlarının gelişimini yeni bir tarihsel döneme taşımıştır.
1.Kalıcı manyetik malzemeler
Motorlarda yaygın olarak kullanılan kalıcı mıknatıs malzemeleri arasında sinterlenmiş mıknatıslar ve bağlanmış mıknatıslar bulunur, başlıca türleri alüminyum nikel kobalt, ferrit, samaryum kobalt, neodim demir bor vb.'dir.
Alnico: Alnico kalıcı mıknatıs malzemesi, yaygın olarak kullanılan en eski kalıcı mıknatıs malzemelerinden biridir ve hazırlanma süreci ve teknolojisi nispeten olgunlaşmıştır.
Kalıcı ferrit: 1950'lerde, özellikle 1970'lerde, iyi koersivite ve manyetik enerji performansına sahip stronsiyum ferrit büyük miktarlarda üretime sokulduğunda, ferrit gelişmeye başladı ve kalıcı ferritin kullanımı hızla genişledi. Metalik olmayan bir manyetik malzeme olarak ferrit, kolay oksidasyon, düşük Curie sıcaklığı ve metal kalıcı mıknatıs malzemelerinin yüksek maliyeti gibi dezavantajlara sahip değildir, bu nedenle çok popülerdir.
Samaryum kobalt: 1960'ların ortalarında ortaya çıkan ve çok istikrarlı bir performansa sahip mükemmel manyetik özelliklere sahip kalıcı bir mıknatıs malzemesidir. Samaryum kobalt, manyetik özellikler açısından özellikle motor üretimi için uygundur, ancak yüksek fiyatı nedeniyle, esas olarak havacılık, uzay ve silah gibi askeri motorların araştırma ve geliştirilmesinde ve yüksek performans ve fiyatın ana faktör olmadığı yüksek teknoloji alanlarındaki motorlarda kullanılır.
NdFeB: NdFeB manyetik malzeme, manyetik çelik olarak da bilinen neodimyum, demir oksit vb. alaşımıdır. Son derece yüksek manyetik enerji ürünü ve zorlayıcı kuvvete sahiptir. Aynı zamanda, yüksek enerji yoğunluğunun avantajları, NdFeB kalıcı mıknatıs malzemelerini modern endüstride ve elektronik teknolojisinde yaygın olarak kullanılmasını sağlayarak, aletler, elektroakustik motorlar, manyetik ayırma ve mıknatıslama gibi ekipmanların minyatürleştirilmesini, hafifletilmesini ve inceltilmesini mümkün kılar. Çok miktarda neodimyum ve demir içerdiğinden paslanması kolaydır. Yüzey kimyasal pasivasyonu şu anda en iyi çözümlerden biridir.
Korozyon direnci, maksimum çalışma sıcaklığı, işleme performansı, manyetiklik giderme eğrisi şekli,
ve motorlar için yaygın olarak kullanılan kalıcı mıknatıs malzemelerinin fiyat karşılaştırması (Şekil)
2.Manyetik çelik şekli ve toleransının motor performansına etkisi
1. Manyetik çelik kalınlığının etkisi
İç veya dış manyetik devre sabitlendiğinde, hava boşluğu azalır ve kalınlık arttıkça etkili manyetik akı artar. Açıkça görülen tezahür, aynı kalıntı manyetizma altında yüksüz hızın azalması ve yüksüz akımın azalması ve motorun maksimum verimliliğinin artmasıdır. Ancak, motorun komütasyon titreşiminin artması ve motorun nispeten daha dik bir verimlilik eğrisi gibi dezavantajlar da vardır. Bu nedenle, titreşimi azaltmak için motor manyetik çeliğinin kalınlığı mümkün olduğunca tutarlı olmalıdır.
2.Manyetik çelik genişliğinin etkisi
Yakın aralıklı fırçasız motor mıknatısları için toplam kümülatif boşluk 0,5 mm'yi geçemez. Çok küçükse takılmaz. Çok büyükse motor titreşir ve verimi düşürür. Bunun nedeni mıknatısın pozisyonunu ölçen Hall elemanının pozisyonunun mıknatısın gerçek pozisyonuna karşılık gelmemesi ve genişliğin tutarlı olması gerektiğidir, aksi takdirde motor düşük verimliliğe ve büyük titreşime sahip olur.
Fırçalı motorlar için, mekanik komütasyon geçiş bölgesi için ayrılmış mıknatıslar arasında belirli bir boşluk vardır. Bir boşluk olmasına rağmen, çoğu üreticinin motor mıknatısının doğru montaj pozisyonunu sağlamak için montaj doğruluğunu garantilemek amacıyla katı mıknatıs montaj prosedürleri vardır. Mıknatısın genişliği aşarsa, takılmayacaktır; mıknatısın genişliği çok küçükse, mıknatısın yanlış hizalanmasına, motorun daha fazla titreşmesine ve verimliliğin düşmesine neden olacaktır.
3.Manyetik çelik pah boyutunun ve pah olmayanın etkisi
Pah kırılması yapılmazsa, motorun manyetik alanının kenarındaki manyetik alanın değişim hızı büyük olur ve motorun titreşimine neden olur. Pah kırılması ne kadar büyük olursa, titreşim o kadar küçük olur. Ancak, pah kırılması genellikle manyetik akıda belirli bir kayba neden olur. Bazı özellikler için, pah kırılması 0,8 olduğunda manyetik akı kaybı %0,5~1,5'tir. Düşük artık manyetizmaya sahip fırçalı motorlar için, pah kırılmasının boyutunu uygun şekilde azaltmak artık manyetizmayı telafi etmeye yardımcı olur, ancak motorun titreşimi artar. Genel olarak konuşursak, artık manyetizma düşük olduğunda, uzunluk yönündeki tolerans uygun şekilde genişletilebilir, bu da etkili manyetik akıyı belirli bir ölçüde artırabilir ve motorun performansını temelde değişmeden tutabilir.
3.Daimi mıknatıslı motorlar hakkında notlar
1. Manyetik devre yapısı ve tasarım hesabı
Çeşitli kalıcı mıknatıs malzemelerinin manyetik özelliklerinden, özellikle nadir toprak kalıcı mıknatıslarının mükemmel manyetik özelliklerinden tam anlamıyla yararlanmak ve maliyet etkin kalıcı mıknatıs motorları üretmek için, geleneksel kalıcı mıknatıs motorlarının veya elektromanyetik uyarma motorlarının yapı ve tasarım hesaplama yöntemlerini basitçe uygulamak mümkün değildir. Manyetik devre yapısını yeniden analiz etmek ve iyileştirmek için yeni tasarım konseptleri oluşturulmalıdır. Bilgisayar donanım ve yazılım teknolojisinin hızla gelişmesi ve elektromanyetik alan sayısal hesaplama, optimizasyon tasarımı ve simülasyon teknolojisi gibi modern tasarım yöntemlerinin sürekli iyileştirilmesi ve motor akademisyenleri ve mühendislik topluluklarının ortak çabaları sayesinde, kalıcı mıknatıs motorlarının tasarım teorisinde, hesaplama yöntemlerinde, yapısal süreçlerinde ve kontrol teknolojilerinde çığır açan gelişmeler kaydedilmiş, elektromanyetik alan sayısal hesaplamayı ve eşdeğer manyetik devre analitik çözümünü birleştiren eksiksiz bir analiz ve araştırma yöntemleri seti ve bilgisayar destekli analiz ve tasarım yazılımı oluşturulmuş ve sürekli olarak iyileştirilmektedir.
2. Geri döndürülemez manyetiklik kaybı sorunu
Tasarım veya kullanım uygunsuzsa, kalıcı mıknatıslı motor, sıcaklık çok yüksek olduğunda (NdFeB kalıcı mıknatıs) veya çok düşük olduğunda (ferrit kalıcı mıknatıs), darbe akımının neden olduğu armatür reaksiyonu altında veya şiddetli mekanik titreşim altında geri döndürülemez manyetiklik kaybına veya manyetiklik kaybına neden olabilir, bu da motorun performansını düşürecek ve hatta kullanılamaz hale getirecektir. Bu nedenle, motor üreticilerinin kalıcı mıknatıs malzemelerinin termal kararlılığını kontrol etmek ve çeşitli yapısal formların anti-manyetiklik yeteneklerini analiz etmek için uygun yöntem ve cihazları incelemek ve geliştirmek gerekir, böylece tasarım ve üretim sırasında kalıcı mıknatıslı motorun manyetizmasını kaybetmemesini sağlamak için ilgili önlemler alınabilir.
3.Maliyet Sorunları
Nadir toprak kalıcı mıknatıslar hala nispeten pahalı olduğundan, nadir toprak kalıcı mıknatıs motorlarının maliyeti genellikle elektrik uyarma motorlarından daha yüksektir ve bunun yüksek performansı ve işletme maliyetlerindeki tasarruflarla telafi edilmesi gerekir. Bazı durumlarda, bilgisayar disk sürücüleri için ses bobini motorları gibi, NdFeB kalıcı mıknatısların kullanımı performansı iyileştirir, hacmi ve kütleyi önemli ölçüde azaltır ve toplam maliyetleri düşürür. Tasarım yaparken, belirli kullanım durumlarına ve gereksinimlerine göre performans ve fiyat karşılaştırması yapmak ve maliyetleri düşürmek için yapısal süreçleri yenilemek ve tasarımları optimize etmek gerekir.
Anhui Mingteng Kalıcı Mıknatıs Elektromekanik Ekipman Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Kalıcı mıknatıslı motor manyetik çeliğinin manyetik özelliğini kaybetme oranı yılda binde birden fazla değildir.
Şirketimizin kalıcı mıknatıslı motor rotorunun kalıcı mıknatıs malzemesi, yüksek manyetik enerji ürünü ve yüksek içsel koersivite sinterlenmiş NdFeB'yi benimser ve geleneksel kaliteler N38SH, N38UH, N40UH, N42UH vb.'dir. Örnek olarak, firmamızın yaygın olarak kullandığı bir kalite olan N38SH'yi ele alalım: 38-, 38MGOe'nin maksimum manyetik enerji ürününü temsil eder; SH, 150℃'lik maksimum sıcaklık direncini temsil eder. UH, 180℃'lik maksimum sıcaklık direncine sahiptir. Şirket, manyetik çelik montajı için profesyonel takımlar ve kılavuz fikstürleri tasarladı ve birleştirilmiş manyetik çeliğin polaritesini makul yollarla nitel olarak analiz etti, böylece her yuva manyetik çeliğinin bağıl manyetik akı değeri yakın olur, bu da manyetik devrenin simetrisini ve manyetik çelik montajının kalitesini sağlar.
Telif Hakkı: Bu makale, WeChat'in halka açık numarası olan "bugünün motoru"nun yeniden basımıdır, orijinal bağlantı https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Bu makale şirketimizin görüşlerini temsil etmemektedir. Farklı görüşleriniz veya görüşleriniz varsa lütfen bizi düzeltin!
Gönderi zamanı: 30-Ağu-2024