Самая большая область примененияредкоземельные постоянные магнитыЭто двигатели с постоянными магнитами, широко известные как двигатели.
К двигателям в широком смысле относятся двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, и генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую. Оба типа двигателей полагаются на принцип электромагнитной индукции или электромагнитной силы в качестве основного принципа. Магнитное поле воздушного зазора является обязательным условием работы двигателя. Двигатель, который генерирует магнитное поле воздушного зазора посредством возбуждения, называется асинхронным двигателем, а двигатель, который генерирует магнитное поле воздушного зазора посредством постоянных магнитов, называется двигателем с постоянными магнитами.
В двигателе с постоянными магнитами магнитное поле воздушного зазора создается постоянными магнитами без необходимости использования дополнительной электроэнергии или дополнительных обмоток. Таким образом, самыми большими преимуществами двигателей с постоянными магнитами перед асинхронными двигателями являются высокая эффективность, энергосбережение, компактные размеры и простая конструкция. Поэтому двигатели с постоянными магнитами широко используются в различных малых и микродвигателях. На рисунке ниже показана упрощенная рабочая модель двигателя постоянного тока с постоянными магнитами. Два постоянных магнита генерируют магнитное поле в центре катушки. Когда на катушку подается напряжение, на нее действует электромагнитная сила (согласно правилу левой руки) и она вращается. Вращающаяся часть электродвигателя называется ротором, а неподвижная часть — статором. Как видно из рисунка, постоянные магниты принадлежат статору, а катушки — ротору.
Для роторных двигателей, когда постоянным магнитом является статор, он обычно собирается в конфигурации №2, где магниты прикреплены к корпусу двигателя. Когда постоянным магнитом является ротор, его обычно собирают в конфигурации №1, при этом магниты прикреплены к сердечнику ротора. В качестве альтернативы конфигурации №3, №4, №5 и №6 включают встраивание магнитов в сердечник ротора, как показано на схеме.
В линейных двигателях постоянные магниты имеют преимущественно форму квадратов и параллелограммов. Кроме того, в цилиндрических линейных двигателях используются кольцевые магниты с аксиальным намагничиванием.
Магниты в двигателе с постоянными магнитами имеют следующие характеристики:
1. Форма не слишком сложная (за исключением некоторых микродвигателей, например двигателей VCM), преимущественно прямоугольной, трапециевидной, веерообразной и хлебной формы. В частности, в целях снижения затрат на проектирование двигателей многие из них будут использовать встроенные квадратные магниты.
2. Намагничивание относительно простое, в основном однополюсное, и после сборки образует многополюсную магнитную цепь. Если это целое кольцо, такое как клейкое кольцо из неодима, железа и бора или кольцо горячего прессования, оно обычно использует многополюсную радиационную намагниченность.
3. Суть технических требований в основном заключается в высокотемпературной стабильности, постоянстве магнитного потока и адаптируемости. Магниты ротора поверхностного монтажа требуют хороших адгезионных свойств, магниты линейных двигателей предъявляют более высокие требования к соляному туману, магниты ветряных генераторов предъявляют еще более строгие требования к соляному туману, а магниты приводного двигателя требуют превосходной высокотемпературной стабильности.
4. Используются все продукты магнитной энергии высокого, среднего и низкого качества, но коэрцитивность в основном находится на уровне от среднего до высокого. В настоящее время обычно используемые марки магнитов для приводных двигателей электромобилей представляют собой в основном продукты с высокой магнитной энергией и высокой коэрцитивной силой, такие как 45UH, 48UH, 50UH, 42EH, 45EH и т. д., поэтому необходима отработанная диффузионная технология.
5. Сегментированные ламинированные магниты с клейким слоем широко используются в высокотемпературных двигателях. Цель состоит в том, чтобы улучшить изоляцию сегментации магнитов и уменьшить потери на вихревые токи во время работы двигателя, а на поверхность некоторых магнитов может быть нанесено эпоксидное покрытие для повышения их изоляции.
Ключевые элементы тестирования магнитов двигателя:
1. Высокотемпературная стабильность. Некоторым клиентам требуется измерение магнитного затухания в разомкнутой цепи, в то время как другим требуется измерение магнитного затухания в полуразомкнутой цепи. Во время работы двигателя магниты должны выдерживать высокие температуры и переменные обратные магнитные поля. Поэтому необходимы испытания и контроль магнитного распада готового изделия и кривых высокотемпературного размагничивания основного материала.
2. Постоянство магнитного потока. Несоответствие магнитного потока, являющегося источником магнитных полей для роторов или статоров двигателя, может вызвать вибрацию двигателя и снижение мощности, а также повлиять на общую функцию двигателя. Поэтому к магнитам двигателей обычно предъявляются требования к постоянству магнитного потока: некоторые в пределах 5%, некоторые в пределах 3% или даже в пределах 2%. Следует учитывать все факторы, влияющие на постоянство магнитного потока, такие как постоянство остаточного магнетизма, допуск и покрытие фаски.
3. Адаптивность: магниты для поверхностного монтажа в основном имеют форму плитки. Обычные методы двумерного тестирования углов и радиусов могут иметь большие ошибки или их трудно тестировать. В таких случаях необходимо учитывать адаптивность. Для близко расположенных магнитов необходимо контролировать совокупные зазоры. Для магнитов с пазами «ласточкин хвост» необходимо учитывать герметичность сборки. Лучше всего изготовить приспособления индивидуальной формы в соответствии с методом сборки пользователя, чтобы проверить адаптируемость магнитов.
Время публикации: 24 августа 2023 г.