De ontwikkeling van permanente magneetmotoren hangt nauw samen met de ontwikkeling van permanente magneetmaterialen. China is het eerste land ter wereld dat de magnetische eigenschappen van permanente magneetmaterialen ontdekt en in de praktijk toepast. Meer dan 2000 jaar geleden gebruikte China de magnetische eigenschappen van permanente magneetmaterialen om kompassen te maken, die een grote rol speelden in de navigatie, het leger en andere terreinen, en een van de vier grote uitvindingen van het oude China werden.
De eerste motor ter wereld, die in de jaren twintig verscheen, was een permanentmagneetmotor die permanente magneten gebruikte om magnetische excitatievelden op te wekken. Het permanente magneetmateriaal dat destijds werd gebruikt, was echter natuurlijk magnetiet (Fe3O4), dat een zeer lage magnetische energiedichtheid had. De motor die ervan werd gemaakt was groot van formaat en werd al snel vervangen door de elektrische bekrachtigingsmotor.
Met de snelle ontwikkeling van verschillende motoren en de uitvinding van de huidige magnetisatoren hebben mensen diepgaand onderzoek gedaan naar het mechanisme, de samenstelling en de productietechnologie van permanente magnetische materialen, en hebben ze achtereenvolgens een verscheidenheid aan permanente magnetische materialen ontdekt, zoals koolstofstaal, wolfraam staal (maximaal magnetisch energieproduct van ongeveer 2,7 kJ/m3) en kobaltstaal (maximaal magnetisch energieproduct van ongeveer 7,2 kJ/m3).
Met name de verschijning van permanente magneten van aluminium-nikkel-kobalt in de jaren dertig (het maximale magnetische energieproduct kan 85 kJ/m3 bereiken) en de permanente magneten van ferriet in de jaren vijftig (het maximale magnetische energieproduct kan 40 kJ/m3 bereiken) hebben de magnetische eigenschappen aanzienlijk verbeterd. , en verschillende micro- en kleine motoren zijn begonnen permanente magneet-excitatie te gebruiken. Het vermogen van permanente magneetmotoren varieert van enkele milliwatt tot tientallen kilowatt. Ze worden veel gebruikt in de militaire, industriële en agrarische productie en het dagelijks leven, en hun productie is dramatisch toegenomen.
Dienovereenkomstig zijn er tijdens deze periode doorbraken geboekt in de ontwerptheorie, berekeningsmethoden, magnetisatie en productietechnologie van permanente magneetmotoren, waardoor een reeks analyse- en onderzoeksmethoden is ontstaan die worden weergegeven door de permanente magneetwerkdiagramdiagrammethode. De coërcitiefkracht van permanente AlNiCo-magneten is echter laag (36-160 kA/m) en de remanente magnetische dichtheid van permanente ferrietmagneten is niet hoog (0,2-0,44 T), wat hun toepassingsbereik in motoren beperkt.
Pas in de jaren zestig en tachtig kwamen de permanente magneten van kobalt van zeldzame aardmetalen en permanente magneten van neodymium-ijzer-boor (gezamenlijk permanente magneten van zeldzame aardmetalen genoemd) de een na de ander op de markt. Hun uitstekende magnetische eigenschappen van hoge remanente magnetische dichtheid, hoge coërcitiefkracht, hoog magnetisch energieproduct en lineaire demagnetisatiecurve zijn bijzonder geschikt voor de productie van motoren, waardoor de ontwikkeling van permanente magneetmotoren een nieuwe historische periode inluidt.
1. Permanente magnetische materialen
De permanente magneetmaterialen die gewoonlijk in motoren worden gebruikt, zijn onder meer gesinterde magneten en gebonden magneten. De belangrijkste typen zijn aluminiumnikkelkobalt, ferriet, samariumkobalt, neodymiumijzerborium, enz.
Alnico: Alnico permanent magneetmateriaal is een van de vroegst gebruikte permanente magneetmaterialen en het voorbereidingsproces en de technologie ervan zijn relatief volwassen.
Permanent ferriet: In de jaren vijftig begon ferriet te bloeien, vooral in de jaren zeventig, toen strontiumferriet met goede coërciviteit en magnetische energieprestaties in grote hoeveelheden in productie werd genomen, waardoor het gebruik van permanent ferriet snel toenam. Als niet-metaalachtig magnetisch materiaal heeft ferriet niet de nadelen van gemakkelijke oxidatie, lage Curie-temperatuur en hoge kosten van metalen permanente magneetmaterialen, dus het is erg populair.
Samariumkobalt: een permanent magneetmateriaal met uitstekende magnetische eigenschappen dat halverwege de jaren zestig opkwam en zeer stabiele prestaties levert. Samariumkobalt is qua magnetische eigenschappen bijzonder geschikt voor de productie van motoren, maar vanwege de hoge prijs wordt het vooral gebruikt bij het onderzoek en de ontwikkeling van militaire motoren zoals de luchtvaart, ruimtevaart en wapens, en motoren in hightechgebieden waar hoge prestaties en prijs zijn niet de belangrijkste factor.
NdFeB: NdFeB magnetisch materiaal is een legering van neodymium, ijzeroxide etc., ook wel magnetisch staal genoemd. Het heeft een extreem hoog magnetisch energieproduct en een dwangkracht. Tegelijkertijd zorgen de voordelen van een hoge energiedichtheid ervoor dat NdFeB permanente magneetmaterialen op grote schaal worden gebruikt in de moderne industrie en elektronische technologie, waardoor het mogelijk wordt apparatuur zoals instrumenten, elektro-akoestische motoren, magnetische scheiding en magnetisatie te miniaturiseren, lichter en dunner te maken. Omdat het een grote hoeveelheid neodymium en ijzer bevat, is het gemakkelijk te roesten. Oppervlaktechemische passivatie is momenteel een van de beste oplossingen.
Corrosiebestendigheid, maximale bedrijfstemperatuur, verwerkingsprestaties, vorm van demagnetisatiecurve,
en prijsvergelijking van veelgebruikte permanente magneetmaterialen voor motoren (figuur)
2.De invloed van de magnetische staalvorm en tolerantie op de motorprestaties
1. Invloed van magnetische staaldikte
Wanneer het binnenste of buitenste magnetische circuit vast is, neemt de luchtspleet af en neemt de effectieve magnetische flux toe wanneer de dikte toeneemt. De voor de hand liggende manifestatie is dat de nullastsnelheid afneemt en de nullaststroom afneemt onder hetzelfde restmagnetisme, en dat de maximale efficiëntie van de motor toeneemt. Er zijn echter ook nadelen, zoals verhoogde commutatietrilling van de motor en een relatief steilere rendementscurve van de motor. Daarom moet de dikte van het magnetische motorstaal zo consistent mogelijk zijn om trillingen te verminderen.
2. Invloed van magnetische staalbreedte
Voor dicht bij elkaar geplaatste borstelloze motormagneten mag de totale cumulatieve spleet niet groter zijn dan 0,5 mm. Als het te klein is, wordt het niet geïnstalleerd. Als deze te groot is, zal de motor trillen en de efficiëntie verminderen. Dit komt omdat de positie van het Hall-element dat de positie van de magneet meet, niet overeenkomt met de werkelijke positie van de magneet, en de breedte consistent moet zijn, anders zal de motor een laag rendement en grote trillingen hebben.
Bij borstelmotoren is er een bepaalde opening tussen de magneten, die gereserveerd is voor de mechanische commutatie-overgangszone. Hoewel er een opening is, hanteren de meeste fabrikanten strikte magneetinstallatieprocedures om de installatienauwkeurigheid te garanderen en zo de nauwkeurige installatiepositie van de motormagneet te garanderen. Als de breedte van de magneet groter wordt, wordt deze niet geïnstalleerd; als de breedte van de magneet te klein is, zal de magneet verkeerd worden uitgelijnd, zal de motor meer trillen en zal het rendement afnemen.
3. De invloed van de magnetische afschuining van staal en niet-afschuining
Als de afschuining niet wordt uitgevoerd, zal de snelheid waarmee het magnetische veld aan de rand van het magnetische veld van de motor verandert groot zijn, waardoor de motor gaat pulseren. Hoe groter de afschuining, hoe kleiner de trilling. Afschuining veroorzaakt echter in het algemeen een zeker verlies aan magnetische flux. Voor sommige specificaties bedraagt het magnetische fluxverlies 0,5~1,5% wanneer de afschuining 0,8 is. Bij borstelmotoren met een laag restmagnetisme zal het op passende wijze verkleinen van de afschuining helpen het restmagnetisme te compenseren, maar de pulsatie van de motor zal toenemen. Over het algemeen kan, wanneer het restmagnetisme laag is, de tolerantie in de lengterichting op passende wijze worden vergroot, waardoor de effectieve magnetische flux tot op zekere hoogte kan worden vergroot en de prestaties van de motor in wezen onveranderd blijven.
3. Opmerkingen over permanentmagneetmotoren
1. Magnetische circuitstructuur en ontwerpberekening
Om de magnetische eigenschappen van verschillende permanente magneetmaterialen ten volle te benutten, vooral de uitstekende magnetische eigenschappen van permanente magneten van zeldzame aardmetalen, en om kosteneffectieve permanente magneetmotoren te vervaardigen, is het niet mogelijk om simpelweg de structuur- en ontwerpberekeningsmethoden van traditionele permanente magneetmotoren of elektromagnetische excitatiemotoren. Er moeten nieuwe ontwerpconcepten worden ontwikkeld om de magnetische circuitstructuur opnieuw te analyseren en te verbeteren. Met de snelle ontwikkeling van computerhardware en softwaretechnologie, evenals de voortdurende verbetering van moderne ontwerpmethoden zoals numerieke berekening van elektromagnetische velden, optimalisatieontwerp en simulatietechnologie, en door de gezamenlijke inspanningen van de motorische academische en technische gemeenschappen, zijn er doorbraken geweest gemaakt in de ontwerptheorie, berekeningsmethoden, structurele processen en besturingstechnologieën van permanente magneetmotoren, die een complete set analyse- en onderzoeksmethoden en computerondersteunde analyse- en ontwerpsoftware vormen die numerieke berekening van elektromagnetische velden en gelijkwaardige analytische oplossingen voor magnetische circuits combineert, en wordt voortdurend verbeterd.
2. Onomkeerbaar demagnetisatieprobleem
Als het ontwerp of het gebruik onjuist is, kan de permanente magneetmotor onomkeerbare demagnetisatie of demagnetisatie veroorzaken wanneer de temperatuur te hoog (NdFeB permanente magneet) of te laag (ferriet permanente magneet) is, onder de ankerreactie veroorzaakt door de slagstroom, of onder hevige mechanische trillingen, waardoor de prestaties van de motor afnemen en deze zelfs onbruikbaar worden. Daarom is het noodzakelijk methoden en apparaten te bestuderen en te ontwikkelen die geschikt zijn voor motorfabrikanten om de thermische stabiliteit van permanente magneetmaterialen te controleren, en om de anti-demagnetisatiemogelijkheden van verschillende structurele vormen te analyseren, zodat overeenkomstige maatregelen kunnen worden genomen tijdens het ontwerp en de productie. om ervoor te zorgen dat de permanentmagneetmotor zijn magnetisme niet verliest.
3. Kostenproblemen
Omdat permanente magneten van zeldzame aardmetalen nog steeds relatief duur zijn, zijn de kosten van permanente magneetmotoren van zeldzame aardmetalen over het algemeen hoger dan die van elektrische excitatiemotoren, wat moet worden gecompenseerd door de hoge prestaties en besparingen op de bedrijfskosten. In sommige gevallen, zoals bij spreekspoelmotoren voor computerschijfstations, verbetert het gebruik van permanente NdFeB-magneten de prestaties, vermindert het volume en de massa aanzienlijk en worden de totale kosten verlaagd. Bij het ontwerpen is het noodzakelijk om een vergelijking te maken van prestaties en prijs op basis van specifieke gebruiksmomenten en vereisten, en om structurele processen te innoveren en ontwerpen te optimaliseren om de kosten te verlagen.
Anhui Mingteng permanente magneet elektromechanische apparatuur Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). De demagnetisatiesnelheid van magnetisch staal met permanente magneetmotoren bedraagt niet meer dan een duizendste per jaar.
Het permanente magneetmateriaal van de permanente magneetmotorrotor van ons bedrijf maakt gebruik van een product met hoge magnetische energie en gesinterde NdFeB met hoge intrinsieke coërciviteit, en de conventionele kwaliteiten zijn N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, enz. Neem N38SH, een veelgebruikte kwaliteit van ons bedrijf , als voorbeeld: 38- vertegenwoordigt het maximale magnetische energieproduct van 38MGOe; SH vertegenwoordigt de maximale temperatuurbestendigheid van 150℃. UH heeft een maximale temperatuurbestendigheid van 180℃. Het bedrijf heeft professionele gereedschaps- en geleidingsarmaturen ontworpen voor de assemblage van magnetisch staal en heeft de polariteit van het geassembleerde magnetische staal met redelijke middelen kwalitatief geanalyseerd, zodat de relatieve magnetische fluxwaarde van elk gleufmagnetisch staal dichtbij is, wat de symmetrie van het magnetische staal garandeert circuit en de kwaliteit van magnetische staalassemblage.
Copyright: Dit artikel is een herdruk van het openbare WeChat-nummer “de motor van vandaag”, de originele link https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Dit artikel vertegenwoordigt niet de standpunten van ons bedrijf. Als u een andere mening of mening heeft, corrigeer ons dan!
Posttijd: 30 augustus 2024