Największy zakres zastosowańmagnesy trwałe ziem rzadkichto silniki z magnesami trwałymi, powszechnie znane jako silniki.
Silniki w szerokim znaczeniu obejmują silniki, które przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną oraz generatory, które przekształcają energię mechaniczną w energię elektryczną. Podstawową zasadą obu typów silników jest zasada indukcji elektromagnetycznej lub siły elektromagnetycznej. Pole magnetyczne szczeliny powietrznej jest warunkiem wstępnym działania silnika. Silnik wytwarzający pole magnetyczne w szczelinie powietrznej poprzez wzbudzenie nazywany jest silnikiem indukcyjnym, natomiast silnik wytwarzający pole magnetyczne w szczelinie powietrznej poprzez magnesy trwałe nazywany jest silnikiem z magnesem trwałym.
W silniku z magnesami trwałymi pole magnetyczne szczeliny powietrznej jest generowane przez magnesy trwałe bez potrzeby stosowania dodatkowej energii elektrycznej lub dodatkowych uzwojeń. Dlatego największymi zaletami silników z magnesami trwałymi w porównaniu z silnikami indukcyjnymi jest wysoka wydajność, oszczędność energii, kompaktowe rozmiary i prosta konstrukcja. Dlatego silniki z magnesami trwałymi są szeroko stosowane w różnych małych i mikrosilnikach. Poniższy rysunek przedstawia uproszczony model pracy silnika prądu stałego z magnesami trwałymi. Dwa magnesy trwałe wytwarzają pole magnetyczne w środku cewki. Kiedy cewka jest pod napięciem, działa na nią siła elektromagnetyczna (zgodnie z zasadą lewej ręki) i obraca się. Część obracająca się w silniku elektrycznym nazywana jest wirnikiem, natomiast część stacjonarna nazywana jest stojanem. Jak widać na rysunku, magnesy trwałe należą do stojana, a cewki do wirnika.
W przypadku silników obrotowych, gdy magnesem trwałym jest stojan, zwykle montuje się go w konfiguracji nr 2, w której magnesy są przymocowane do obudowy silnika. Gdy magnesem trwałym jest wirnik, zwykle montuje się go w konfiguracji nr 1, z magnesami przymocowanymi do rdzenia wirnika. Alternatywnie konfiguracje #3, #4, #5 i #6 obejmują osadzenie magnesów w rdzeniu wirnika, jak pokazano na schemacie.
W przypadku silników liniowych magnesy trwałe mają głównie postać kwadratów i równoległoboków. Dodatkowo w cylindrycznych silnikach liniowych zastosowano magnesowane osiowo magnesy pierścieniowe.
Magnesy w silniku z magnesami trwałymi mają następujące cechy:
1. Kształt nie jest zbyt skomplikowany (z wyjątkiem niektórych mikrosilników, takich jak silniki VCM), głównie w formach prostokątnych, trapezowych, wachlarzowych i chlebowych. W szczególności, mając na uwadze zmniejszenie kosztów projektowania silników, wiele osób będzie stosować wbudowane magnesy kwadratowe.
2. Namagnesowanie jest stosunkowo proste, głównie jednobiegunowe, a po złożeniu tworzy wielobiegunowy obwód magnetyczny. Jeśli jest to pierścień kompletny, taki jak samoprzylepny pierścień z neodymu, żelaza i boru lub pierścień tłoczony na gorąco, zwykle przyjmuje on namagnesowanie radiacyjne wielobiegunowe.
3. Istota wymagań technicznych polega głównie na stabilności w wysokiej temperaturze, spójności strumienia magnetycznego i możliwościach adaptacji. Magnesy wirnika do montażu powierzchniowego wymagają dobrych właściwości adhezyjnych, magnesy do silników liniowych mają wyższe wymagania dotyczące mgły solnej, magnesy generatorów wiatrowych mają jeszcze bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące mgły solnej, a magnesy do silników napędowych wymagają doskonałej stabilności w wysokich temperaturach.
4. Wykorzystuje się produkty energii magnetycznej o wysokiej, średniej i niskiej jakości, ale koercja jest przeważnie na średnim lub wysokim poziomie. Obecnie powszechnie stosowane gatunki magnesów do silników napędowych pojazdów elektrycznych to głównie produkty o wysokiej energii magnetycznej i wysokiej koercji, takie jak 45UH, 48UH, 50UH, 42EH, 45EH itp., a niezbędna jest dojrzała technologia dyfuzyjna.
5. Segmentowe magnesy laminowane klejem są szeroko stosowane w polach silnikowych o wysokiej temperaturze. Celem jest poprawa izolacji segmentacyjnej magnesów i zmniejszenie strat prądu wirowego podczas pracy silnika, a niektóre magnesy mogą dodawać powłokę epoksydową na powierzchni, aby zwiększyć ich izolację.
Kluczowe elementy testowe dla magnesów silnikowych:
1. Stabilność w wysokiej temperaturze: Niektórzy klienci wymagają pomiaru zaniku magnetycznego w obwodzie otwartym, podczas gdy inni wymagają pomiaru zaniku magnetycznego w obwodzie półotwartym. Podczas pracy silnika magnesy muszą wytrzymywać wysokie temperatury i zmienne odwrotne pola magnetyczne. Dlatego konieczne jest badanie i monitorowanie krzywych zaniku magnetycznego gotowego produktu i wysokotemperaturowego rozmagnesowania materiału podstawowego.
2. Konsystencja strumienia magnetycznego: Jako źródło pól magnetycznych dla wirników lub stojanów silnika, jeśli występują niespójności w strumieniu magnetycznym, może to powodować wibracje silnika i zmniejszenie mocy oraz wpływać na ogólną funkcję silnika. Dlatego magnesy silnikowe generalnie mają wymagania dotyczące spójności strumienia magnetycznego, niektóre w granicach 5%, niektóre w granicach 3%, a nawet w granicach 2%. Należy wziąć pod uwagę wszystkie czynniki wpływające na spójność strumienia magnetycznego, takie jak spójność magnetyzmu szczątkowego, tolerancja i powłoka fazująca.
3. Możliwość adaptacji: Magnesy do montażu powierzchniowego mają głównie kształt płytek. Konwencjonalne dwuwymiarowe metody testowania kątów i promieni mogą powodować duże błędy lub być trudne do przetestowania. W takich przypadkach należy wziąć pod uwagę możliwości adaptacji. W przypadku blisko rozmieszczonych magnesów należy kontrolować skumulowane odstępy. W przypadku magnesów z nacięciami typu „jaskółczy ogon” należy uwzględnić szczelność montażu. Najlepiej jest wykonać mocowania o niestandardowych kształtach, zgodnie z metodą montażu użytkownika, aby przetestować możliwości adaptacji magnesów.
Czas publikacji: 24 sierpnia 2023 r