“แกนกลาง” ของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร – แม่เหล็กถาวร

การพัฒนามอเตอร์แม่เหล็กถาวรมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการพัฒนาวัสดุแม่เหล็กถาวร จีนเป็นประเทศแรกในโลกที่ค้นพบคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กถาวรและนำไปใช้ในทางปฏิบัติ เมื่อกว่า 2,000 ปีที่แล้ว จีนใช้คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กถาวรเพื่อทำเข็มทิศ ซึ่งมีบทบาทอย่างมากในการเดินเรือ การทหาร และสาขาอื่นๆ และกลายเป็นหนึ่งในสี่สิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ของจีนโบราณ

มอเตอร์ตัวแรกของโลกที่ปรากฏในปี ค.ศ. 1920 เป็นมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่ใช้แม่เหล็กถาวรเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กกระตุ้น อย่างไรก็ตาม วัสดุแม่เหล็กถาวรที่ใช้ในขณะนั้นคือแมกนีไทต์ธรรมชาติ (Fe3O4) ซึ่งมีความหนาแน่นของพลังงานแม่เหล็กต่ำมาก มอเตอร์ที่ทำจากมันมีขนาดใหญ่ และในไม่ช้าก็ถูกแทนที่ด้วยมอเตอร์กระตุ้นไฟฟ้า

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของมอเตอร์ต่างๆ และการประดิษฐ์เครื่องสร้างสนามแม่เหล็กในปัจจุบัน ผู้คนได้ทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับกลไก องค์ประกอบ และเทคโนโลยีการผลิตของวัสดุแม่เหล็กถาวร และได้ค้นพบวัสดุแม่เหล็กถาวรหลายประเภทอย่างต่อเนื่อง เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน ทังสเตน เหล็ก (ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดประมาณ 2.7 kJ/m3) และเหล็กโคบอลต์ (ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดประมาณ 7.2 kJ/m3)

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การปรากฏตัวของแม่เหล็กถาวรอะลูมิเนียมนิกเกิลโคบอลต์ในช่วงทศวรรษที่ 1930 (ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดสามารถเข้าถึง 85 kJ/m3) และแม่เหล็กถาวรเฟอร์ไรต์ในทศวรรษ 1950 (ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงสุดสามารถเข้าถึง 40 kJ/m3) ได้ปรับปรุงคุณสมบัติทางแม่เหล็กอย่างมาก และมอเตอร์ขนาดเล็กและขนาดเล็กหลายชนิดได้เริ่มใช้การกระตุ้นด้วยแม่เหล็กถาวร กำลังของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรมีตั้งแต่ไม่กี่มิลลิวัตต์ถึงสิบกิโลวัตต์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตทางทหาร อุตสาหกรรม และการเกษตร และชีวิตประจำวัน และผลผลิตก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก

ในช่วงเวลานี้ ได้มีการค้นพบความก้าวหน้าในทฤษฎีการออกแบบ วิธีการคำนวณ การทำให้เป็นแม่เหล็ก และเทคโนโลยีการผลิตของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร ทำให้เกิดชุดวิธีการวิเคราะห์และการวิจัยที่แสดงโดยวิธีแผนภาพการทำงานของแม่เหล็กถาวร อย่างไรก็ตาม แรงบีบบังคับของแม่เหล็กถาวร AlNiCo ต่ำ (36-160 kA/m) และความหนาแน่นแม่เหล็กคงเหลือของแม่เหล็กถาวรเฟอร์ไรต์ไม่สูง (0.2-0.44 T) ซึ่งจำกัดช่วงการใช้งานในมอเตอร์

จนกระทั่งช่วงทศวรรษที่ 1960 และ 1980 แม่เหล็กถาวรโคบอลต์โลหะหายากและแม่เหล็กถาวรเหล็กโบรอนนีโอไดเมียม (เรียกรวมกันว่าแม่เหล็กถาวรโลหะหายาก) ออกมาทีละชิ้น คุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีเยี่ยมของความหนาแน่นแม่เหล็กคงเหลือสูง แรงบีบบังคับสูง ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูง และเส้นโค้งการล้างอำนาจแม่เหล็กเชิงเส้น เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตมอเตอร์ ซึ่งถือเป็นการนำการพัฒนามอเตอร์แม่เหล็กถาวรเข้าสู่ยุคประวัติศาสตร์ใหม่

1.วัสดุแม่เหล็กถาวร

วัสดุแม่เหล็กถาวรที่ใช้กันทั่วไปในมอเตอร์ ได้แก่ แม่เหล็กเผาผนึกและแม่เหล็กยึดติด ประเภทหลักคือ อะลูมิเนียม นิกเกิล โคบอลต์ เฟอร์ไรต์ โคบอลต์ซาแมเรียม โบรอนเหล็กนีโอไดเมียม ฯลฯ

Alnico: วัสดุแม่เหล็กถาวร Alnico เป็นหนึ่งในวัสดุแม่เหล็กถาวรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในยุคแรกๆ และกระบวนการเตรียมการและเทคโนโลยียังค่อนข้างสมบูรณ์

เฟอร์ไรต์ถาวร: ในปี 1950 เฟอร์ไรต์เริ่มเจริญรุ่งเรือง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปี 1970 เมื่อสตรอนเซียมเฟอร์ไรต์ที่มีการบีบบังคับที่ดีและประสิทธิภาพพลังงานแม่เหล็กถูกนำไปใช้ในการผลิตในปริมาณมาก ทำให้การใช้เฟอร์ไรต์ถาวรขยายตัวอย่างรวดเร็ว เนื่องจากเป็นวัสดุแม่เหล็กที่ไม่ใช่โลหะ เฟอร์ไรต์จึงไม่มีข้อเสียคือเกิดออกซิเดชันได้ง่าย อุณหภูมิคูรีต่ำ และวัสดุแม่เหล็กถาวรโลหะมีราคาสูง ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมอย่างมาก

ซาแมเรียมโคบอลต์: วัสดุแม่เหล็กถาวรที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีเยี่ยม เกิดขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1960 และมีประสิทธิภาพที่เสถียรมาก ซาแมเรียมโคบอลต์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตมอเตอร์ในแง่ของคุณสมบัติแม่เหล็ก แต่เนื่องจากมีราคาสูง จึงส่วนใหญ่จะใช้ในการวิจัยและพัฒนามอเตอร์ทางทหาร เช่น การบิน การบินและอวกาศ อาวุธ และมอเตอร์ในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงที่ ประสิทธิภาพและราคาสูงไม่ใช่ปัจจัยหลัก

NdFeB: วัสดุแม่เหล็ก NdFeB เป็นโลหะผสมของนีโอไดเมียม เหล็กออกไซด์ ฯลฯ หรือที่เรียกว่าเหล็กแม่เหล็ก มีผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงมากและมีแรงบีบบังคับ ในเวลาเดียวกัน ข้อดีของความหนาแน่นของพลังงานสูงทำให้วัสดุแม่เหล็กถาวร NdFeB ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสมัยใหม่และเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้สามารถย่อขนาด อุปกรณ์ให้เบาลงและบาง เช่น เครื่องมือ มอเตอร์ไฟฟ้าอะคูสติก การแยกแม่เหล็ก และการทำให้เป็นแม่เหล็ก เนื่องจากมีนีโอไดเมียมและเหล็กเป็นจำนวนมาก จึงเกิดสนิมได้ง่าย การทำทู่ด้วยสารเคมีที่พื้นผิวเป็นหนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดในปัจจุบัน

ความต้านทานการกัดกร่อน, อุณหภูมิการทำงานสูงสุด, ประสิทธิภาพการประมวลผล, รูปร่างเส้นโค้งการล้างอำนาจแม่เหล็ก,

และการเปรียบเทียบราคาวัสดุแม่เหล็กถาวรที่ใช้กันทั่วไปสำหรับมอเตอร์ (รูป)

2.อิทธิพลของรูปร่างเหล็กแม่เหล็กและความทนทานต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์

1. อิทธิพลของความหนาของเหล็กแม่เหล็ก

เมื่อวงจรแม่เหล็กด้านในหรือด้านนอกได้รับการแก้ไข ช่องว่างอากาศจะลดลง และฟลักซ์แม่เหล็กที่มีประสิทธิผลจะเพิ่มขึ้นเมื่อความหนาเพิ่มขึ้น อาการที่เห็นได้ชัดคือความเร็วรอบขณะไม่มีโหลดลดลง และกระแสรอบขณะไม่มีโหลดลดลงภายใต้แรงแม่เหล็กที่เหลืออยู่ และประสิทธิภาพสูงสุดของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อเสียอยู่ เช่น การสั่นสะเทือนของการสับเปลี่ยนที่เพิ่มขึ้นของมอเตอร์ และเส้นโค้งประสิทธิภาพที่ค่อนข้างชันของมอเตอร์ ดังนั้นความหนาของเหล็กแม่เหล็กของมอเตอร์ควรมีความสม่ำเสมอมากที่สุดเพื่อลดการสั่นสะเทือน

2.อิทธิพลของความกว้างของเหล็กแม่เหล็ก

สำหรับแม่เหล็กมอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่มีระยะห่างใกล้เคียงกัน ช่องว่างสะสมทั้งหมดต้องไม่เกิน 0.5 มม. หากมีขนาดเล็กเกินไปจะไม่สามารถติดตั้งได้ หากมีขนาดใหญ่เกินไป มอเตอร์จะสั่นและลดประสิทธิภาพลง เนื่องจากตำแหน่งขององค์ประกอบฮอลล์ที่วัดตำแหน่งของแม่เหล็กไม่ตรงกับตำแหน่งจริงของแม่เหล็ก และความกว้างจะต้องสม่ำเสมอ ไม่เช่นนั้นมอเตอร์จะมีประสิทธิภาพต่ำและมีการสั่นสะเทือนมาก

สำหรับมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน จะมีช่องว่างระหว่างแม่เหล็ก ซึ่งสงวนไว้สำหรับโซนการเปลี่ยนผ่านทางกล แม้ว่าจะมีช่องว่าง แต่ผู้ผลิตส่วนใหญ่มีขั้นตอนการติดตั้งแม่เหล็กที่เข้มงวดเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำในการติดตั้ง เพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งการติดตั้งที่ถูกต้องของแม่เหล็กมอเตอร์ หากความกว้างของแม่เหล็กเกิน จะไม่สามารถติดตั้งได้ ถ้าความกว้างของแม่เหล็กเล็กเกินไป จะทำให้แม่เหล็กไม่ตรงแนว มอเตอร์จะสั่นมากขึ้น และประสิทธิภาพจะลดลง

3.อิทธิพลของขนาดการลบมุมเหล็กแม่เหล็กและไม่ลบมุม

หากไม่ลบมุม อัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่ขอบสนามแม่เหล็กของมอเตอร์จะมีขนาดใหญ่ ทำให้เกิดการเต้นเป็นจังหวะของมอเตอร์ ยิ่งลบมุมมากเท่าไร การสั่นสะเทือนก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น อย่างไรก็ตาม การลบมุมโดยทั่วไปจะทำให้เกิดการสูญเสียฟลักซ์แม่เหล็ก สำหรับข้อกำหนดบางประการ การสูญเสียฟลักซ์แม่เหล็กคือ 0.5~1.5% เมื่อลบมุมเป็น 0.8 สำหรับมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านที่มีสนามแม่เหล็กตกค้างต่ำ การลดขนาดของการลบมุมอย่างเหมาะสมจะช่วยชดเชยสนามแม่เหล็กที่เหลืออยู่ แต่การเต้นเป็นจังหวะของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้น โดยทั่วไป เมื่อแม่เหล็กตกค้างต่ำ ความอดทนในทิศทางความยาวสามารถขยายได้อย่างเหมาะสม ซึ่งสามารถเพิ่มฟลักซ์แม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพได้ในระดับหนึ่ง และทำให้ประสิทธิภาพของมอเตอร์ไม่เปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐาน

3.หมายเหตุเกี่ยวกับมอเตอร์แม่เหล็กถาวร

1. โครงสร้างวงจรแม่เหล็กและการคำนวณการออกแบบ

เพื่อให้มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กถาวรต่างๆ ได้อย่างเต็มที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีเยี่ยมของแม่เหล็กถาวรชนิดแรร์เอิร์ธ และผลิตมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่คุ้มค่าคุ้มราคา จึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะใช้วิธีการคำนวณโครงสร้างและการออกแบบของ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบดั้งเดิมหรือมอเตอร์กระตุ้นแม่เหล็กไฟฟ้า จะต้องกำหนดแนวคิดการออกแบบใหม่เพื่อวิเคราะห์และปรับปรุงโครงสร้างวงจรแม่เหล็กใหม่ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ ตลอดจนการปรับปรุงวิธีการออกแบบที่ทันสมัยอย่างต่อเนื่อง เช่น การคำนวณเชิงตัวเลขของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า การออกแบบการปรับให้เหมาะสมและเทคโนโลยีการจำลอง และด้วยความพยายามร่วมกันของชุมชนนักวิชาการด้านมอเตอร์และวิศวกรรม ความก้าวหน้าต่างๆ สร้างขึ้นในทฤษฎีการออกแบบ วิธีการคำนวณ กระบวนการโครงสร้างและเทคโนโลยีการควบคุมของมอเตอร์แม่เหล็กถาวร การสร้างชุดวิธีการวิเคราะห์และการวิจัยที่สมบูรณ์ และซอฟต์แวร์การวิเคราะห์และการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย ซึ่งรวมการคำนวณเชิงตัวเลขของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและโซลูชันการวิเคราะห์วงจรแม่เหล็กที่เทียบเท่า และ กำลังได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

2. ปัญหาการล้างอำนาจแม่เหล็กกลับไม่ได้

หากการออกแบบหรือการใช้งานไม่เหมาะสม มอเตอร์แม่เหล็กถาวรอาจทำให้เกิดการล้างอำนาจแม่เหล็กที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ หรือการลดอำนาจแม่เหล็ก เมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป (แม่เหล็กถาวร NdFeB) หรือต่ำเกินไป (แม่เหล็กถาวรเฟอร์ไรต์) ภายใต้ปฏิกิริยากระดองที่เกิดจากกระแสกระแทก หรือภายใต้การสั่นสะเทือนทางกลอย่างรุนแรงซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของมอเตอร์ลดลงและอาจใช้งานไม่ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องศึกษาและพัฒนาวิธีการและอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับผู้ผลิตมอเตอร์เพื่อตรวจสอบเสถียรภาพทางความร้อนของวัสดุแม่เหล็กถาวร และเพื่อวิเคราะห์ความสามารถในการต้านการล้างอำนาจแม่เหล็กของรูปแบบโครงสร้างต่างๆ เพื่อให้สามารถดำเนินมาตรการที่สอดคล้องกันในระหว่างการออกแบบและการผลิต เพื่อให้แน่ใจว่ามอเตอร์แม่เหล็กถาวรจะไม่สูญเสียพลังแม่เหล็ก

3.ปัญหาด้านต้นทุน

เนื่องจากแม่เหล็กถาวรชนิดแรร์เอิร์ธยังมีราคาค่อนข้างแพง โดยทั่วไปแล้วราคาของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรชนิดแรร์เอิร์ธจึงสูงกว่ามอเตอร์กระตุ้นไฟฟ้า ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการชดเชยด้วยประสิทธิภาพสูงและการประหยัดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน ในบางโอกาส เช่น มอเตอร์วอยซ์คอยล์สำหรับดิสก์ไดรฟ์ของคอมพิวเตอร์ การใช้แม่เหล็กถาวร NdFeB ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ลดปริมาตรและมวลได้อย่างมาก และลดต้นทุนทั้งหมด เมื่อออกแบบ จำเป็นต้องทำการเปรียบเทียบประสิทธิภาพและราคาตามโอกาสการใช้งานและความต้องการเฉพาะ และเพื่อสร้างนวัตกรรมกระบวนการทางโครงสร้างและเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบเพื่อลดต้นทุน

มณฑลอานฮุย Mingteng แม่เหล็กถาวรอุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้า Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/- อัตราการล้างอำนาจแม่เหล็กของเหล็กแม่เหล็กมอเตอร์แม่เหล็กถาวรไม่เกินหนึ่งในพันต่อปี

วัสดุแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์มอเตอร์แม่เหล็กถาวรของบริษัทของเราใช้ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงและ NdFeB เผาผนึก coercivity แรงบีบบังคับภายในสูง และเกรดทั่วไปคือ N38SH, N38UH, N40UH, N42UH ฯลฯ ใช้ N38SH ซึ่งเป็นเกรดที่ใช้กันทั่วไปของบริษัทของเรา ดังตัวอย่าง: 38- แสดงถึงผลคูณพลังงานแม่เหล็กสูงสุดของ 38MGOe SH แสดงถึงความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงสุดที่ 150 ℃ UH มีความต้านทานอุณหภูมิสูงสุด 180 ℃ บริษัทได้ออกแบบเครื่องมือระดับมืออาชีพและอุปกรณ์ติดตั้งไกด์สำหรับการประกอบเหล็กแม่เหล็ก และวิเคราะห์เชิงคุณภาพเกี่ยวกับขั้วของเหล็กแม่เหล็กที่ประกอบด้วยวิธีการที่เหมาะสม เพื่อให้ค่าฟลักซ์แม่เหล็กสัมพัทธ์ของเหล็กแม่เหล็กแต่ละช่องอยู่ใกล้กัน ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสมมาตรของแม่เหล็ก วงจรและคุณภาพของการประกอบเหล็กแม่เหล็ก

ลิขสิทธิ์: บทความนี้เป็นการพิมพ์ซ้ำหมายเลขสาธารณะ WeChat “มอเตอร์ของวันนี้” ซึ่งเป็นลิงก์ต้นฉบับ https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg

บทความนี้ไม่ได้นำเสนอความคิดเห็นของบริษัทเรา หากคุณมีความคิดเห็นหรือมุมมองที่แตกต่าง โปรดแก้ไขเรา!