Сравнение на неодимови магнити за конструкции на електрически двигатели
Избор на неодимови магнити за електрически двигатели не е въпрос на избор на най-голямото класификационно число от каталога. Проектирането на двигател изисква балансиране на полезния магнитен поток в въздушния зазор, маржина за демагнетизация, топлинното натоварване, геометрията, производствените допуски и корозионната защита. Като технически специалист по магнитни материали, аз бих започнал с работните условия и магнитната верига, след което бих сравнил класовете материали, които могат да издържат тези условия.
Въпросът, с който повечето екипи започват, е „кой магнит е най-силен?“. По-добър въпрос е „при каква температура, противоположно магнитно поле, въздушен зазор и допуск при сглобяване ще работи този ротор всъщност?“. Този преврат стеснява правилния избор за неодимови магнити за електрически двигатели много преди да се вземе под внимание цифрата за дърпаща сила.
Започнете с реалния работен диапазон на двигателя
За неодимови магнити за електрически двигатели , съответната температура не е просто температурата на въздуха отвън корпуса. Вземете предвид загряването на ротора, съседните намотки, работния цикъл, вентилацията, термичните цикли и аварийните условия. Стандартен магнит от неодим-желязо-бор (NdFeB) с клас N често се свързва с максимална работна температура около 80 °C, докато класовете с по-висока коерцитивност могат да разширят използваемия диапазон; за класовете SH обикновено се посочва стойност около 150 °C. Тези цифри са отправни точки, а не критерии за одобрение. Потвърдете точния клас, линията на натоварване и температурната граница с актуалния технически паспорт на доставчика.
Ако приложението работи непрекъснато при температури под 60 °C, може да е подходящ стандартен клас. Ако повтарящите се термични цикли довеждат магнита близо до неговата температурна граница, ситуацията се променя. В този случай неодимови магнити за електрически двигатели трябва да се оцени за необратима загуба след пълната комбинация от температура и магнитно поле, а не само при стайна температура.
Сравнявайте остатъчната индукция и коерцитивността, а не само етикетите на класовете
Моторните екипи често първо сравняват етикетите за енергийна продуктивност. Това може да бъде полезно, но е непълно. Остатъчната намагнетизираност е свързана с магнитния поток, който един магнит запазва след намагнетизирането си, докато коерцитивната сила описва устойчивостта му към размагнетизиране. В компактен ротор по-високата остатъчна намагнетизираност може да помогне за постигане на плътност на магнитния поток, но недостатъчната коерцитивна сила може да направи конструкцията уязвима, когато топлината и противоположното магнитно поле на статора действат едновременно.
Поради тази причина сравнението неодимови магнити за електрически двигатели трябва да включва поне остатъчната плътност на магнитния поток, вътрешната коерцитивна сила, максималната работна температура и предложената работна точка върху кривата на размагнетизиране. Няма универсално по-добър избор: подходящият клас зависи от вашите работни условия и изисквания към допустимите отклонения. Ако приоритет е термичният резерв, коерцитивната сила заслужава по-голямо внимание отколкото показателят за максимална сила на дърпане.
Използвайте магнитната верига, а не лабораторен тест за сила на дърпане, като основа за сравнение
Тестът за изтегляне на каталог обикновено се извършва спрямо определена стоманена цел при зададено условие на контакт. Двигателят има въздушна цепнатина, обратно желязно ядро на ротора, ефекти от пазовете, криволинейни или сегментирани магнити и променящ се ток. Нито едно от тези условия не се възпроизвежда от простия тест за изтегляне. При сравняване неодимови магнити за електрически двигатели , моделирайте или измервайте сглобения магнитен контур и проверявайте магнитния поток във въздушната цепнатина, обратната електродвижеща сила, константата на въртящия момент, поведението при зъбно сцепление и границата на демагнетизация.
Геометрията има същото значение като материала. Радиалните сегменти, дъговидните магнити, блоковете и пръстените разпределят магнитния поток по различен начин в ротора. Тънък магнит може да изисква различен клас или подредба на полюсите в сравнение с по-дебел магнит със същия номинален обем. Посоката на намагнитване, броят на полюсите и методът за фиксиране също влияят върху това какво може да осигури практическият спецификационен документ. Трактувайте магнита, лепилото или ръкава, обратното желязно ядро и въздушната цепнатина като една система.
Включете решенията относно допуските по-рано в процеса на проектиране
Моментът за определяне на допуските за неодимови магнити за електрически двигатели не е след замръзването на корпуса на ротора. Към този момент оставащите възможности често се ограничават до сортиране, поправка или повторно проектиране. Вариацията в дебелината променя въздушния зазор; вариацията в ъгъла по дъга и радиуса може да повлияе върху покритието на полюсите; а натрупването на отклонения може да наруши баланса на ротора или разстоянието за лепилото.
На хартия широкият допуск може да изглежда приемлив. При сглобяването обаче вариациите в рамките на производствена партида могат да доведат до непостоянна сила на задържане или неравномерен въздушен зазор. Определете критичните размери, измервателния референтен пункт, фаските, допустимата дебелина на покритието и метода за инспекция още в началото. За спечени магнити също обсъдете дали строгите допуски изискват шлифоване и как това влияе върху водещото време, добива и разходите. Това не означава, че всеки размер трябва да има най-строгия възможен допуск; означава, че допуските трябва да съответстват на чувствителността на двигателя.
Сравнете покритията и изискванията за работа с тях
Повечето спечени неодимови магнити за електрически двигатели имат нужда от защита, тъй като NdFeB е податлив на корозия. Подходящото покритие зависи от влажността, излагането на сол, маслото, адхезива, температурата по време на сглобяване и всякакъв риск от повреждане на ръбовете. Никеловите системи, епоксидните системи и други възможности могат да проявяват различни характеристики при даден процес. Не предполагайте, че покритието, използвано при суха вътрешна сглобка, ще бъде достатъчно за двигателна среда с висока влажност или химично излагане.
Обработката също е част от избора. Силните магнити могат да се чупят при рязко съединяване, а повредата на покритието може да започне по-късно корозионен проблем. Определете методите за разделяне, състоянието на намагнитване по време на сглобяване, проверките на ориентацията и опаковката. Тези технологични подробности лесно се пропускат при сравнение неодимови магнити за електрически двигатели , но те влияят върху възпроизводимостта.
Практичен списък за сравнение
- Определете непрекъснатата, пиковата и аварийната температура на местоположението на магнита.
- Сравнете остатъчната индукция, вродената коерцитивна сила и температурния клас за действителната работна линия.
- Оценете магнитния поток в въздушния промеждутък и демагнетизирането в сглобената двигателна верига.
- Изберете геометрията, посоката на намагнитване и покритието на полюсите според топологията на ротора.
- Задайте критичните размерни и покрития допуски, преди окончателното оформяне на инструментите.
- Проведете квалификация на корозионната защита, съвместимостта с адхезива, начините на работа и входящия контрол.
Направете окончателния избор с план за прототипиране.
Най-мощният визуално спецификационен вариант не е автоматично най-безопасният за производство. Дисциплинираното сравнение на неодимови магнити за електрически двигатели завършва с прототипи, които представят целевата геометрия, покритие, адхезив и термично състояние. Изследвайте обратната ЕДН, въртящия момент, балансирането на ротора, повишението на температурата и всички необратими промени след релевантно термично циклиране. Запазвайте сертификатите на доставчика и протоколите от входящия контрол по партиди, съгласувани с размерите и магнитните стойности, които имат значение за двигателя.
Накратко, изборът на неодимови магнити за електрически двигатели е решение, взето на ниво системен дизайн. Започнете с температурните и демагнетизиращите условия, проверете данните за класа спрямо работната точка, а след това намалете разликата между каталоговата спецификация и сглобения ротор. Този процес води до сравнение, което е по-полезно от просто поръчването на най-високия наличен клас.
