Nuolatinių magnetų variklių kūrimas yra glaudžiai susijęs su nuolatinių magnetų medžiagų kūrimu. Kinija yra pirmoji šalis pasaulyje, atradusi nuolatinių magnetų medžiagų magnetines savybes ir pritaikiusi jas praktikoje. Daugiau nei prieš 2000 metų Kinija naudojo nuolatinių magnetų medžiagų magnetines savybes kurdama kompasus, kurie vaidino didžiulį vaidmenį navigacijoje, karinėje ir kitose srityse ir tapo vienu iš keturių didžiųjų senovės Kinijos išradimų.
Pirmasis variklis pasaulyje, pasirodęs XX a. 20-ajame dešimtmetyje, buvo nuolatinio magneto variklis, kuris naudojo nuolatinius magnetus sužadinimo magnetiniams laukams generuoti. Tačiau tuo metu naudojama nuolatinio magneto medžiaga buvo natūralus magnetitas (Fe3O4), kurio magnetinės energijos tankis buvo labai mažas. Iš jo pagamintas variklis buvo didelio dydžio ir netrukus buvo pakeistas elektriniu sužadinimo varikliu.
Sparčiai tobulėjant įvairiems varikliams ir išradus srovės magnetizatorius, žmonės atliko nuodugnius nuolatinių magnetinių medžiagų mechanizmo, sudėties ir gamybos technologijos tyrimus ir paeiliui atrado įvairių nuolatinių magnetinių medžiagų, tokių kaip anglinis plienas, volframas. plieno (didžiausias magnetinės energijos produktas apie 2,7 kJ/m3) ir kobaltinio plieno (maksimalus magnetinės energijos produktas apie 7,2 kJ/m3).
Visų pirma, aliuminio nikelio kobalto nuolatinių magnetų atsiradimas XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje (maksimalus magnetinės energijos produktas gali siekti 85 kJ/m3) ir ferito nuolatiniai magnetai šeštajame dešimtmetyje (maksimalus magnetinės energijos produktas gali siekti 40 kJ/m3) labai pagerino magnetines savybes. , o įvairūs mikro ir maži varikliai pradėjo naudoti nuolatinio magneto sužadinimą.Nuolatinio magneto variklių galia svyruoja nuo kelių milivatų iki dešimčių kilovatų. Jie plačiai naudojami karinėje, pramoninėje ir žemės ūkio gamyboje bei kasdieniame gyvenime, o jų produkcija smarkiai išaugo.
Atitinkamai per šį laikotarpį buvo padaryti lūžiai nuolatinių magnetų variklių projektavimo teorijos, skaičiavimo metodų, įmagnetinimo ir gamybos technologijos srityse, suformuojant nuolatinio magneto darbo diagramos metodu reprezentuojamų analizės ir tyrimo metodų rinkinį. Tačiau AlNiCo nuolatinių magnetų koercinė jėga yra maža (36-160 kA/m), o ferito nuolatinių magnetų liekamojo magnetinio tankio dydis nėra didelis (0,2-0,44 T), o tai riboja jų panaudojimo varikliuose diapazoną.
Tik septintajame ir devintajame dešimtmečiuose vienas po kito pasirodė retųjų žemių kobalto nuolatiniai magnetai ir neodimio geležies boro nuolatiniai magnetai (bendrai vadinami retųjų žemių nuolatiniais magnetais). Jų puikios magnetinės savybės – didelis nuolatinis magnetinis tankis, didelė priverstinė jėga, didelės magnetinės energijos produktas ir linijinė išmagnetinimo kreivė – ypač tinka variklių gamybai, todėl nuolatinio magneto variklių kūrimąsi į naują istorinį laikotarpį.
1.Permanentinės magnetinės medžiagos
Varikliuose dažniausiai naudojamos nuolatinio magneto medžiagos yra sukepinti magnetai ir sujungti magnetai, pagrindiniai tipai yra aliuminio nikelio kobaltas, feritas, samariumo kobaltas, neodimio geležies boras ir kt.
Alnico: Alnico nuolatinio magneto medžiaga yra viena iš anksčiausiai plačiai naudojamų nuolatinių magnetų medžiagų, o jos paruošimo procesas ir technologija yra gana subrendę.
Nuolatinis feritas: šeštajame dešimtmetyje feritas pradėjo klestėti, ypač aštuntajame dešimtmetyje, kai dideliais kiekiais buvo pradėtas gaminti stroncio feritas, pasižymintis geromis koercinėmis savybėmis ir magnetinėmis energetinėmis savybėmis, sparčiai plečiant nuolatinio ferito naudojimą. Kaip nemetalinė magnetinė medžiaga, feritas neturi lengvo oksidacijos, žemos Curie temperatūros ir didelių metalinių nuolatinių magnetų medžiagų kainų trūkumų, todėl yra labai populiarus.
Samariumo kobaltas: Nuolatinio magneto medžiaga, turinti puikias magnetines savybes, atsiradusi septintojo dešimtmečio viduryje ir pasižyminti labai stabiliomis savybėmis. Samariumo kobaltas yra ypač tinkamas variklių gamybai pagal magnetines savybes, tačiau dėl didelės kainos jis daugiausia naudojamas karinių variklių, tokių kaip aviacija, kosmosas ir ginklai, tyrimams ir plėtrai bei varikliams aukštųjų technologijų srityse. didelis našumas ir kaina nėra pagrindinis veiksnys.
NdFeB: NdFeB magnetinė medžiaga yra neodimio, geležies oksido ir kt. lydinys, taip pat žinomas kaip magnetinis plienas. Jis turi ypač didelį magnetinės energijos produktą ir priverstinę jėgą. Tuo pačiu metu dėl didelio energijos tankio privalumų NdFeB nuolatinio magneto medžiagos plačiai naudojamos šiuolaikinėje pramonėje ir elektroninėse technologijose, todėl galima miniatiūrizuoti, palengvinti ir ploninti įrangą, tokią kaip instrumentai, elektroakustiniai varikliai, magnetinis atskyrimas ir įmagnetinimas. Kadangi jame yra daug neodimio ir geležies, jis lengvai rūdija. Paviršiaus cheminis pasyvavimas šiuo metu yra vienas geriausių sprendimų.
Atsparumas korozijai, maksimali darbinė temperatūra, apdorojimo našumas, išmagnetinimo kreivės forma,
ir dažniausiai naudojamų varikliams nuolatinių magnetų medžiagų kainų palyginimas (pav.)
2.Magnetinio plieno formos ir tolerancijos įtaka variklio veikimui
1. Magnetinio plieno storio įtaka
Kai vidinė arba išorinė magnetinė grandinė yra fiksuota, oro tarpas mažėja, o efektyvusis magnetinis srautas didėja, kai storis didėja. Akivaizdus pasireiškimas yra tai, kad tuščiosios eigos greitis mažėja, o tuščiosios eigos srovė mažėja esant tam pačiam liekamajam magnetizmui, o didžiausias variklio efektyvumas didėja. Tačiau yra ir trūkumų, tokių kaip padidėjusi variklio komutavimo vibracija ir santykinai statesnė variklio naudingumo kreivė. Todėl variklio magnetinio plieno storis turi būti kuo nuoseklesnis, kad būtų sumažinta vibracija.
2. Magnetinio plieno pločio įtaka
Arti išdėstytų bešepetėlių variklių magnetų bendras suminis tarpas negali viršyti 0,5 mm. Jei jis per mažas, jis nebus įdiegtas. Jei jis per didelis, variklis vibruos ir sumažins efektyvumą. Taip yra todėl, kad „Hall“ elemento, kuris matuoja magneto padėtį, padėtis neatitinka tikrosios magneto padėties, o plotis turi būti vienodas, kitaip variklis bus žemas efektyvumas ir didelė vibracija.
Šepečiuotiems varikliams tarp magnetų yra tam tikras tarpas, kuris yra skirtas mechaninio komutavimo pereinamojo laikotarpio zonai. Nors yra tarpas, dauguma gamintojų taiko griežtas magneto montavimo procedūras, kad būtų užtikrintas montavimo tikslumas, siekiant užtikrinti tikslią variklio magneto montavimo padėtį. Jei magneto plotis viršija, jis nebus montuojamas; Jei magneto plotis yra per mažas, magnetas bus neteisingai išlygintas, variklis labiau vibruos ir sumažės efektyvumas.
3. Magnetinio plieno nusklembimo dydžio ir nenusklembimo įtaka
Jei nuožulna nebus padaryta, magnetinio lauko kitimo greitis variklio magnetinio lauko krašte bus didelis, todėl variklis pulsuoja. Kuo didesnis nusklembimas, tuo mažesnė vibracija. Tačiau nuožulnumas paprastai sukelia tam tikrą magnetinio srauto praradimą. Kai kuriose specifikacijose magnetinio srauto nuostoliai yra 0,5–1,5%, kai nuožulna yra 0,8. Šepečiuotiems varikliams su mažu likutiniu magnetizmu tinkamai sumažinus nusklembimo dydį, bus kompensuojamas liekamasis magnetizmas, tačiau padidės variklio pulsacija. Apskritai, kai liekamasis magnetizmas yra mažas, tolerancija ilgio kryptimi gali būti atitinkamai padidinta, o tai gali tam tikru mastu padidinti efektyvų magnetinį srautą ir išlaikyti variklio našumą iš esmės nepakitusią.
3. Pastabos dėl nuolatinių magnetų variklių
1. Magnetinės grandinės sandara ir projektinis skaičiavimas
Siekiant visapusiškai išnaudoti įvairių nuolatinių magnetų medžiagų magnetines savybes, ypač puikias retųjų žemių nuolatinių magnetų magnetines savybes, ir gaminti ekonomiškus nuolatinių magnetų variklius, neįmanoma tiesiog taikyti struktūrinių ir projektinių skaičiavimo metodų. tradiciniai nuolatinio magneto varikliai arba elektromagnetinio žadinimo varikliai. Norint iš naujo išanalizuoti ir tobulinti magnetinės grandinės struktūrą, reikia sukurti naujas projektavimo koncepcijas. Sparčiai tobulėjant kompiuterių aparatūros ir programinės įrangos technologijoms, taip pat nuolat tobulinant šiuolaikinius projektavimo metodus, tokius kaip elektromagnetinio lauko skaitmeninis skaičiavimas, optimizavimo projektavimas ir modeliavimo technologija, ir bendromis motorikos akademinių ir inžinierių bendruomenių pastangomis, buvo pasiekta laimėjimų. sukurta nuolatinių magnetų variklių projektavimo teorijoje, skaičiavimo metoduose, struktūriniuose procesuose ir valdymo technologijose, sudarant visą analizės ir tyrimo metodų rinkinį bei kompiuterinę analizės ir projektavimo programinę įrangą, kuri apjungia elektromagnetinio lauko skaitmeninį skaičiavimą ir lygiavertį magnetinės grandinės analitinį sprendimą ir yra nuolat tobulinamas.
2. Negrįžtamo išmagnetinimo problema
Jei konstrukcija ar naudojimas yra netinkamas, nuolatinio magneto variklis gali sukelti negrįžtamą išmagnetinimą arba išmagnetinimą, kai temperatūra yra per aukšta (NdFeB nuolatinis magnetas) arba per žema (ferito nuolatinis magnetas), veikiant armatūros reakcijai, kurią sukelia smūginė srovė, arba esant stipriai mechaninei vibracijai, dėl kurios sumažės variklio našumas ir jis netgi taps netinkamas naudoti. Todėl būtina ištirti ir plėtoti metodus ir prietaisus, tinkamus variklių gamintojams nuolatinio magneto medžiagų šiluminiam stabilumui tikrinti bei išanalizuoti įvairių konstrukcijų formų anti-demagnetizavimo galimybes, kad būtų galima imtis atitinkamų priemonių projektuojant ir gaminant. kad nuolatinio magneto variklis neprarastų magnetiškumo.
3. Išlaidų problemos
Kadangi retųjų žemių nuolatiniai magnetai vis dar yra gana brangūs, retųjų žemių nuolatinių magnetų variklių kaina paprastai yra didesnė nei elektrinių sužadinimo variklių, o tai turi būti kompensuojama dėl didelio našumo ir sutaupytų eksploatavimo išlaidų. Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, kompiuterių diskų įrenginių balso ritės varikliuose, NdFeB nuolatinių magnetų naudojimas pagerina našumą, žymiai sumažina tūrį ir masę bei sumažina bendras išlaidas. Projektuojant būtina palyginti našumą ir kainą, atsižvelgiant į konkrečias naudojimo progas ir reikalavimus, bei diegti naujoves struktūriniuose procesuose ir optimizuoti dizainą, kad būtų sumažintos sąnaudos.
Anhui Mingteng nuolatinio magneto elektromechaninė įranga Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Nuolatinio magneto variklių magnetinio plieno išmagnetinimo greitis yra ne daugiau kaip tūkstantoji per metus.
Mūsų įmonės nuolatinio magneto variklio rotoriaus nuolatinio magneto medžiaga naudoja didelės magnetinės energijos produktą ir didelės vidinės koercyvumo sukepinto NdFeB, o įprastinės klasės yra N38SH, N38UH, N40UH, N42UH ir kt. Paimkite N38SH, dažniausiai naudojamą mūsų įmonės rūšį. , pavyzdžiui: 38- reiškia didžiausią 38MGOe magnetinės energijos produktą; SH reiškia didžiausią atsparumą temperatūrai 150 ℃. UH didžiausias atsparumas temperatūrai yra 180 ℃. Įmonė sukūrė profesionalius magnetinio plieno surinkimo įrankius ir kreipiamąsias tvirtinimo detales ir kokybiškai išanalizavo surinkto magnetinio plieno poliškumą pagrįstomis priemonėmis, kad santykinė kiekvieno lizdo magnetinio plieno magnetinio srauto vertė būtų artima, o tai užtikrina magnetinio plieno simetriją. grandinė ir magnetinio plieno surinkimo kokybė.
Autorių teisės: šis straipsnis yra „WeChat“ viešojo numerio „šiandieninis variklis“, originali nuoroda https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg.
Šis straipsnis neatspindi mūsų įmonės požiūrio. Jei turite skirtingų nuomonių ar požiūrių, pataisykite mus!
Paskelbimo laikas: 2024-08-30