เราช่วยให้โลกเติบโตมาตั้งแต่ปี 2550

“แกนหลัก” ของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร – แม่เหล็กถาวร

การพัฒนามอเตอร์แม่เหล็กถาวรมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการพัฒนาของวัสดุแม่เหล็กถาวร จีนเป็นประเทศแรกในโลกที่ค้นพบคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กถาวรและนำมาประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ เมื่อกว่า 2,000 ปีก่อน จีนใช้คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กถาวรในการทำเข็มทิศ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการนำทาง การทหาร และด้านอื่นๆ และกลายมาเป็นสิ่งประดิษฐ์อันยิ่งใหญ่ 4 ประการของจีนโบราณ

มอเตอร์ตัวแรกของโลกซึ่งปรากฏขึ้นในช่วงทศวรรษปี ค.ศ. 1920 เป็นมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่ใช้แม่เหล็กถาวรในการสร้างสนามแม่เหล็กกระตุ้น อย่างไรก็ตาม วัสดุแม่เหล็กถาวรที่ใช้ในเวลานั้นคือแมกนีไทต์ธรรมชาติ (Fe3O4) ซึ่งมีความหนาแน่นของพลังงานแม่เหล็กต่ำมาก มอเตอร์ที่ทำจากแมกนีไทต์มีขนาดใหญ่และในไม่ช้าก็ถูกแทนที่ด้วยมอเตอร์กระตุ้นไฟฟ้า

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของมอเตอร์รุ่นต่างๆ และการประดิษฐ์เครื่องสร้างแม่เหล็กในปัจจุบัน ผู้คนได้ทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับกลไก องค์ประกอบ และเทคโนโลยีการผลิตของวัสดุแม่เหล็กถาวร และได้ค้นพบวัสดุแม่เหล็กถาวรหลากหลายชนิด เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กทังสเตน (ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดประมาณ 2.7 kJ/m3) และเหล็กโคบอลต์ (ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดประมาณ 7.2 kJ/m3) สำเร็จ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรากฏตัวของแม่เหล็กถาวรอลูมิเนียมนิกเกิลโคบอลต์ในช่วงปี 1930 (ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดสามารถเข้าถึง 85 kJ/m3) และแม่เหล็กถาวรเฟอร์ไรต์ในช่วงปี 1950 (ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดสามารถเข้าถึง 40 kJ/m3) มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีขึ้นอย่างมาก และมอเตอร์ขนาดเล็กและขนาดเล็กต่างๆ ได้เริ่มใช้การกระตุ้นด้วยแม่เหล็กถาวรแล้ว กำลังของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรมีตั้งแต่ไม่กี่มิลลิวัตต์ไปจนถึงหลายสิบกิโลวัตต์ มอเตอร์เหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตทางทหาร อุตสาหกรรมและการเกษตร และชีวิตประจำวัน และผลผลิตของมอเตอร์เหล่านี้เพิ่มขึ้นอย่างมาก

ในช่วงเวลาดังกล่าว ได้มีการพัฒนาทฤษฎีการออกแบบ วิธีการคำนวณ เทคโนโลยีการทำให้เป็นแม่เหล็ก และการผลิตมอเตอร์แม่เหล็กถาวรจนเกิดเป็นชุดวิธีการวิเคราะห์และการวิจัยที่แสดงด้วยแผนภาพการทำงานของแม่เหล็กถาวร อย่างไรก็ตาม แรงบีบของแม่เหล็กถาวร AlNiCo อยู่ในระดับต่ำ (36-160 kA/m) และความหนาแน่นของแม่เหล็กคงเหลือของแม่เหล็กถาวรเฟอร์ไรต์ไม่สูง (0.2-0.44 T) ซึ่งจำกัดขอบเขตการใช้งานในมอเตอร์

จนกระทั่งในช่วงทศวรรษปี 1960 และ 1980 แม่เหล็กถาวรโคบอลต์หายากและแม่เหล็กถาวรนีโอดิเมียมเหล็กโบรอน (เรียกรวมกันว่าแม่เหล็กถาวรหายาก) จึงถูกผลิตออกมาอย่างต่อเนื่อง คุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ยอดเยี่ยมของแม่เหล็กเหล่านี้ ได้แก่ ความหนาแน่นของแม่เหล็กคงเหลือสูง แรงบีบสูง ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูง และเส้นโค้งการสลายแม่เหล็กเชิงเส้น เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตมอเตอร์ จึงทำให้การพัฒนามอเตอร์แม่เหล็กถาวรเข้าสู่ยุคประวัติศาสตร์ใหม่

1.วัสดุแม่เหล็กถาวร

วัสดุแม่เหล็กถาวรที่ใช้กันทั่วไปในมอเตอร์ ได้แก่ แม่เหล็กเผาผนึกและแม่เหล็กยึดติด ประเภทหลักๆ ได้แก่ อะลูมิเนียม นิกเกิล โคบอลต์ เฟอร์ไรต์ ซาแมเรียม โคบอลต์ นีโอดิเมียม เหล็ก โบรอน เป็นต้น

Alnico: วัสดุแม่เหล็กถาวร Alnico เป็นหนึ่งในวัสดุแม่เหล็กถาวรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในช่วงแรกๆ และกระบวนการเตรียมและเทคโนโลยีก็ค่อนข้างสมบูรณ์แล้ว

เฟอร์ไรต์ถาวร: ในช่วงทศวรรษ 1950 เฟอร์ไรต์เริ่มได้รับความนิยม โดยเฉพาะในช่วงทศวรรษ 1970 เมื่อเฟอร์ไรต์สตรอนเซียมที่มีคุณสมบัติแรงบังคับและประสิทธิภาพพลังงานแม่เหล็กที่ดีถูกนำไปผลิตในปริมาณมาก ทำให้การใช้เฟอร์ไรต์ถาวรขยายตัวอย่างรวดเร็ว เนื่องจากเฟอร์ไรต์เป็นวัสดุแม่เหล็กที่ไม่ใช่โลหะ จึงไม่มีข้อเสียคือเกิดออกซิเดชันได้ง่าย อุณหภูมิคูรีต่ำ และต้นทุนของวัสดุแม่เหล็กถาวรที่เป็นโลหะสูง จึงเป็นที่นิยมอย่างมาก

ซาแมเรียมโคบอลต์: วัสดุแม่เหล็กถาวรที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กดีเยี่ยมซึ่งปรากฏขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1960 และมีเสถียรภาพในการทำงานสูงมาก ซาแมเรียมโคบอลต์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตมอเตอร์ที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก แต่เนื่องจากราคาสูง จึงมักใช้ในการวิจัยและพัฒนามอเตอร์ทางการทหาร เช่น การบิน อวกาศ และอาวุธ และมอเตอร์ในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงที่ประสิทธิภาพสูงและราคาไม่ใช่ปัจจัยหลัก

NdFeB: วัสดุแม่เหล็ก NdFeB เป็นโลหะผสมของนีโอดิเมียม เหล็กออกไซด์ ฯลฯ หรือเรียกอีกอย่างว่าเหล็กแม่เหล็ก มีผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กและแรงบีบบังคับสูงมาก ในขณะเดียวกัน ข้อดีของความหนาแน่นพลังงานสูงทำให้วัสดุแม่เหล็กถาวร NdFeB ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสมัยใหม่และเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้สามารถทำให้เครื่องมือต่างๆ เช่น เครื่องมือ มอเตอร์ไฟฟ้าอะคูสติก การแยกแม่เหล็กและการทำให้เป็นแม่เหล็กมีขนาดเล็กลง เบาลง และบางลงได้ เนื่องจากมีนีโอดิเมียมและเหล็กจำนวนมาก จึงเกิดสนิมได้ง่าย การทำให้พื้นผิวเป็นเฉื่อยด้วยสารเคมีเป็นหนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดในปัจจุบัน

ภาพ1

ความต้านทานการกัดกร่อน อุณหภูมิการทำงานสูงสุด ประสิทธิภาพการประมวลผล รูปร่างเส้นโค้งการขจัดแม่เหล็ก

และการเปรียบเทียบราคาของวัสดุแม่เหล็กถาวรที่นิยมนำมาใช้กับมอเตอร์ (รูป)

2.อิทธิพลของรูปร่างเหล็กแม่เหล็กและความคลาดเคลื่อนต่อสมรรถนะของมอเตอร์

1. อิทธิพลของความหนาของเหล็กแม่เหล็ก

เมื่อวงจรแม่เหล็กด้านในหรือด้านนอกคงที่ ช่องว่างอากาศจะลดลงและฟลักซ์แม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นเมื่อความหนาเพิ่มขึ้น อาการที่เห็นได้ชัดคือความเร็วรอบเดินเบาจะลดลงและกระแสรอบเดินเบาจะลดลงภายใต้แม่เหล็กตกค้างเดียวกัน และประสิทธิภาพสูงสุดของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อเสีย เช่น การสั่นสะเทือนของการสับเปลี่ยนที่เพิ่มขึ้นของมอเตอร์และเส้นโค้งประสิทธิภาพของมอเตอร์ที่ค่อนข้างชันกว่า ดังนั้น ความหนาของเหล็กแม่เหล็กของมอเตอร์ควรสม่ำเสมอที่สุดเพื่อลดการสั่นสะเทือน

2.อิทธิพลของความกว้างของเหล็กแม่เหล็ก

สำหรับแม่เหล็กมอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่มีระยะห่างกันใกล้กัน ช่องว่างสะสมรวมจะต้องไม่เกิน 0.5 มม. หากช่องว่างเล็กเกินไป จะไม่สามารถติดตั้งได้ หากช่องว่างใหญ่เกินไป มอเตอร์จะสั่นสะเทือนและประสิทธิภาพลดลง เนื่องจากตำแหน่งขององค์ประกอบฮอลล์ที่วัดตำแหน่งของแม่เหล็กไม่ตรงกับตำแหน่งจริงของแม่เหล็ก และความกว้างจะต้องสม่ำเสมอ มิฉะนั้น มอเตอร์จะมีประสิทธิภาพต่ำและการสั่นสะเทือนมาก

สำหรับมอเตอร์แบบแปรงถ่านจะมีช่องว่างระหว่างแม่เหล็กซึ่งสงวนไว้สำหรับโซนการเปลี่ยนผ่านของการสับเปลี่ยนเชิงกล แม้ว่าจะมีช่องว่างอยู่ แต่ผู้ผลิตส่วนใหญ่มีขั้นตอนการติดตั้งแม่เหล็กที่เข้มงวดเพื่อให้แน่ใจถึงความถูกต้องในการติดตั้งเพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งการติดตั้งแม่เหล็กของมอเตอร์ถูกต้อง หากความกว้างของแม่เหล็กเกิน แม่เหล็กจะไม่ถูกติดตั้ง หากความกว้างของแม่เหล็กเล็กเกินไป แม่เหล็กจะอยู่ในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง มอเตอร์จะสั่นสะเทือนมากขึ้น และประสิทธิภาพจะลดลง

3.อิทธิพลของขนาดมุมเฉียงเหล็กแม่เหล็กและการไม่มุมเฉียง

หากไม่ทำมุมเฉียง อัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่ขอบสนามแม่เหล็กของมอเตอร์จะสูง ทำให้มอเตอร์สั่นไหว มุมเฉียงยิ่งใหญ่ การสั่นสะเทือนก็จะยิ่งน้อย อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว การตัดมุมเฉียงจะทำให้เกิดการสูญเสียฟลักซ์แม่เหล็กในระดับหนึ่ง สำหรับข้อมูลจำเพาะบางอย่าง การสูญเสียฟลักซ์แม่เหล็กจะอยู่ที่ 0.5~1.5% เมื่อมุมเฉียงอยู่ที่ 0.8 สำหรับมอเตอร์แบบแปรงถ่านที่มีค่าแม่เหล็กตกค้างต่ำ การลดขนาดมุมเฉียงอย่างเหมาะสมจะช่วยชดเชยค่าแม่เหล็กตกค้างได้ แต่การสั่นไหวของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้น โดยทั่วไป เมื่อค่าแม่เหล็กตกค้างต่ำ ความคลาดเคลื่อนในทิศทางความยาวสามารถขยายได้อย่างเหมาะสม ซึ่งจะเพิ่มฟลักซ์แม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพได้ในระดับหนึ่ง และรักษาประสิทธิภาพของมอเตอร์ให้แทบไม่เปลี่ยนแปลง

3.หมายเหตุเกี่ยวกับมอเตอร์แม่เหล็กถาวร

1. การคำนวณโครงสร้างและการออกแบบวงจรแม่เหล็ก

เพื่อให้คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กถาวรต่างๆ ทำงานได้เต็มที่ โดยเฉพาะคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ยอดเยี่ยมของแม่เหล็กถาวรธาตุหายาก และผลิตมอเตอร์แม่เหล็กถาวรราคาประหยัด ไม่สามารถใช้เพียงวิธีการคำนวณโครงสร้างและการออกแบบของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบดั้งเดิมหรือมอเตอร์กระตุ้นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ต้องมีการกำหนดแนวคิดการออกแบบใหม่เพื่อวิเคราะห์และปรับปรุงโครงสร้างวงจรแม่เหล็กใหม่ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ รวมถึงการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของวิธีการออกแบบสมัยใหม่ เช่น การคำนวณเชิงตัวเลขของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า การออกแบบที่เหมาะสมที่สุดและเทคโนโลยีการจำลอง และผ่านความพยายามร่วมกันของชุมชนวิชาการและวิศวกรรมมอเตอร์ ความก้าวหน้าได้เกิดขึ้นในทฤษฎีการออกแบบ วิธีการคำนวณ กระบวนการโครงสร้าง และเทคโนโลยีการควบคุมของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร โดยสร้างชุดวิธีการวิเคราะห์และการวิจัยที่สมบูรณ์ และซอฟต์แวร์การวิเคราะห์และออกแบบด้วยความช่วยเหลือของคอมพิวเตอร์ที่รวมการคำนวณเชิงตัวเลขของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและโซลูชันการวิเคราะห์วงจรแม่เหล็กเทียบเท่า และได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

2. ปัญหาการสลายแม่เหล็กแบบไม่สามารถย้อนกลับได้

หากการออกแบบหรือการใช้งานไม่เหมาะสม มอเตอร์แม่เหล็กถาวรอาจผลิตการล้างอำนาจแม่เหล็กแบบถาวรหรือการล้างอำนาจแม่เหล็กเมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป (แม่เหล็กถาวร NdFeB) หรือต่ำเกินไป (แม่เหล็กถาวรเฟอร์ไรต์) ภายใต้ปฏิกิริยาของอาร์เมเจอร์ที่เกิดจากกระแสไฟฟ้ากระแทก หรือภายใต้การสั่นสะเทือนทางกลที่รุนแรง ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของมอเตอร์ลดลงและอาจถึงขั้นใช้งานไม่ได้ ดังนั้น จึงจำเป็นต้องศึกษาและพัฒนาวิธีการและอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับผู้ผลิตมอเตอร์เพื่อตรวจสอบเสถียรภาพทางความร้อนของวัสดุแม่เหล็กถาวร และวิเคราะห์ความสามารถในการป้องกันการล้างอำนาจแม่เหล็กของรูปแบบโครงสร้างต่างๆ เพื่อให้สามารถดำเนินมาตรการที่เกี่ยวข้องในระหว่างการออกแบบและการผลิตเพื่อให้แน่ใจว่ามอเตอร์แม่เหล็กถาวรจะไม่สูญเสียแม่เหล็ก

3.ประเด็นเรื่องต้นทุน

เนื่องจากแม่เหล็กถาวรของแรร์เอิร์ธยังคงมีราคาแพง ดังนั้นค่าใช้จ่ายของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรของแรร์เอิร์ธจึงสูงกว่ามอเตอร์กระตุ้นไฟฟ้าโดยทั่วไป ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการชดเชยด้วยประสิทธิภาพที่สูงและการประหยัดต้นทุนการดำเนินงาน ในบางโอกาส เช่น มอเตอร์คอยล์เสียงสำหรับไดรฟ์ดิสก์คอมพิวเตอร์ การใช้แม่เหล็กถาวร NdFeB จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ ลดปริมาตรและมวลได้อย่างมาก และลดต้นทุนรวม เมื่อออกแบบ จำเป็นต้องเปรียบเทียบประสิทธิภาพและราคาตามโอกาสและข้อกำหนดการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง และต้องคิดค้นกระบวนการโครงสร้างและเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบเพื่อลดต้นทุน

มณฑลอานฮุย Mingteng บริษัท แม่เหล็กถาวรอุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้า จำกัด (https://www.mingtengmotor.com/) อัตราการกำจัดแม่เหล็กของแม่เหล็กมอเตอร์แม่เหล็กถาวรไม่เกินหนึ่งในพันต่อปี

วัสดุแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์มอเตอร์แม่เหล็กถาวรของบริษัทของเราใช้ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงและแรงกดภายในสูง NdFeB เผา และเกรดทั่วไปคือ N38SH, N38UH, N40UH, N42UH เป็นต้น ใช้ N38SH ซึ่งเป็นเกรดที่ใช้กันทั่วไปของบริษัทของเราเป็นตัวอย่าง: 38- แสดงถึงผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดของ 38MGOe; SH แสดงถึงความต้านทานอุณหภูมิสูงสุด 150℃ UH มีความต้านทานอุณหภูมิสูงสุด 180℃ บริษัทได้ออกแบบเครื่องมือระดับมืออาชีพและอุปกรณ์นำทางสำหรับการประกอบเหล็กแม่เหล็ก และวิเคราะห์ขั้วของเหล็กแม่เหล็กที่ประกอบขึ้นด้วยวิธีการที่เหมาะสมอย่างมีคุณภาพ เพื่อให้ค่าฟลักซ์แม่เหล็กสัมพันธ์ของเหล็กแม่เหล็กแต่ละช่องใกล้เคียงกัน ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสมมาตรของวงจรแม่เหล็กและคุณภาพของการประกอบเหล็กแม่เหล็ก

ลิขสิทธิ์: บทความนี้เป็นการพิมพ์ซ้ำของหมายเลขสาธารณะ WeChat “มอเตอร์วันนี้” ลิงค์ดั้งเดิม https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg

บทความนี้ไม่ถือเป็นความคิดเห็นของบริษัทเรา หากคุณมีความคิดเห็นหรือมุมมองที่แตกต่าง โปรดแจ้งให้เราทราบเพื่อแก้ไข!


เวลาโพสต์ : 30 ส.ค. 2567