Porovnání neodymových magnetů pro návrhy elektrických motorů
Volba neodymové magnety pro elektrické motory není otázkou výběru nejvyššího čísla třídy na stránce katalogu. Konstruktér motoru musí vyvážit užitečný tok ve vzduchové mezeře, bezpečnostní mez proti demagnetizaci, tepelné zatížení, geometrii, výrobní tolerance a ochranu proti korozi. Jako technický specialista na magnetické materiály bych začal s provozními podmínkami a magnetickým obvodem a poté porovnal třídy, které těmto podmínkám vydrží.
Otázka, se kterou většina týmů začíná, zní: „Který magnet je nejsilnější?“ Lepší otázkou je: „Při jaké teplotě, protisměrném poli, velikosti vzduchové mezery a montážní toleranci se tento rotor skutečně bude nacházet?“ Tento posun zužuje vhodné možnosti pro neodymové magnety pro elektrické motory dlouho před tím, než je zvažována hodnota síly přitažení.
Začněte s reálným provozním rozsahem motoru
Pro neodymové magnety pro elektrické motory , příslušná teplota není pouze teplota okolního prostředí mimo pouzdro. Zvažte ohřev rotoru, sousední vinutí, režim zatížení, větrání, tepelné cyklování a poruchové stavy. Standardní magnet z NdFeB třídy N je často spojován s maximální provozní teplotou kolem 80 °C, zatímco třídy s vyšší koercitivitou mohou rozšířit použitelný rozsah; třídy SH jsou obvykle uváděny kolem 150 °C. Tyto hodnoty jsou výchozími body, nikoli kritérii pro uvolnění k použití. Přesnou třídu, zatěžovací charakteristiku a teplotní limit potvrďte aktuálním technickým listem dodavatele.
Pokud aplikace nepřekročí 60 °C trvale, může být vhodná standardní třída. Pokud však opakované tepelné cyklování přibližuje magnet jeho mezní teplotě, situace se změní. neodymové magnety pro elektrické motory je třeba vyhodnotit nevratné ztráty po plné kombinaci teploty a magnetického pole, nikoli pouze za pokojové teploty.
Porovnávejte remanentní indukci a koercitivitu místo pouhého porovnávání označení tříd
Týmy zabývající se motory často nejprve srovnávají štítky energetického výkonu. To může být užitečné, avšak není to úplné. Remanence je spojena s magnetickým tokem, který magnet po zmagnetování zachová, zatímco koercitivní síla popisuje odolnost vůči demagnetizaci. V kompaktním rotoru vyšší remanence může pomoci dosáhnout požadované hustoty magnetického toku, avšak nedostatečná koercitivní síla může konstrukci zranitelnou, působí-li současně teplo a protisměrné magnetické pole statoru.
Z tohoto důvodu by srovnání neodymové magnety pro elektrické motory mělo zahrnovat alespoň zbytkovou hustotu magnetického toku, vnitřní koercitivní sílu, maximální provozní teplotu a navrhovaný provozní bod na křivce demagnetizace. Neexistuje univerzálně lepší volba: vhodná třída závisí na vašich provozních podmínkách a požadavcích na tolerance. Pokud je prioritou tepelná rezerva, pak si koercitivní síla zaslouží větší pozornost než číslo uváděné jako hlavní hodnota tažné síly.
Jako základ pro srovnání použijte magnetický obvod, nikoli zkušební tažný test na stolním zařízení
Test tahové síly katalogu se obvykle provádí proti definovanému ocelovému cíli za specifikovaných podmínek kontaktu. Motor má vzduchovou mezeru, zpětné železo rotoru, vliv drážek, zakřivené nebo segmentované magnety a měnící se proud. Žádná z těchto podmínek není jednoduchým tahovým testem reprodukována. Při porovnávání neodymové magnety pro elektrické motory , modelujte nebo měřte sestavený magnetický obvod a prozkoumejte magnetický tok ve vzduchové mezeře, zpětné napětí (back-emf), konstantu krouticího momentu, chování při zubování (cogging) a bezpečnostní mez proti demagnetizaci.
Geometrie je stejně důležitá jako materiál. Radiální segmenty, obloukové magnety, bloky a kroužky umísťují magnetický tok v rotoru odlišným způsobem. Tenký magnet může vyžadovat jinou třídu nebo uspořádání pólů než tlustší magnet se stejným nominálním objemem. Směr magnetizace, počet pólů a způsob upevnění také ovlivňují, co lze prakticky dosáhnout danou specifikací. Považujte magnet, lepidlo nebo pouzdro, zpětné železo a vzduchovou mezeru jako jeden systém.
Začněte rozhodovat o tolerancích již v rané fázi návrhu
Okamžik, kdy je třeba stanovit tolerance pro neodymové magnety pro elektrické motory není až po zamrznutí rotorového pouzdra. V této fázi mohou zbývající možnosti zahrnovat pouze třídění, přepracování nebo přepracování návrhu. Rozdíly v tloušťce mění vzduchovou mezeru; rozdíly v obloukovém úhlu a poloměru mohou ovlivnit pokrytí pólů; kumulativní akumulace odchylek může změnit vyvážení rotoru nebo vzdálenost pro lepidlo.
Na papíře se široká tolerance může zdát přijatelná. Při montáži však mohou odchylky v rámci výrobní dávky vést k nekonzistentní udržovací síle nebo nerovnoměrné vzduchové mezeře. Důležité rozměry, měřicí referenční bod, zaoblení hran, povolení tloušťky povlaku a metodu kontroly je třeba specifikovat co nejdříve. U sinterovaných magnetů je také nutné projednat, zda vyžadují broušení pro dosažení přesných tolerancí a jak to ovlivní dodací lhůtu, výtěžnost a náklady. To neznamená, že každý rozměr musí mít nejpřesnější limit; znamená to, že limity musí odpovídat citlivosti motoru.
Porovnejte povlaky a požadavky na manipulaci
Většina sinterovaných neodymové magnety pro elektrické motory vyžadují ochranu, protože slitiny NdFeB jsou náchylné ke korozi. Vhodné povlaky závisí na vlhkosti, expozici soli, oleji, lepidlu, teplotě montáže a jakémkoli riziku poškození hran. Systémy na bázi niklu, epoxidové systémy a další možnosti se mohou v daném procesu chovat odlišně. Nepředpokládejte, že povlak vhodný pro suché vnitřní montážní prostředí bude postačovat pro vlhké nebo chemicky agresivní prostředí motoru.
Zpracování je také součástí výběru. Silné magnety se mohou při nárazu poškodit a poškození povlaku může později zahájit korozní proces. Definujte metody oddělení magnetů, stav magnetizace během montáže, kontrolu orientace a balení. Tyto technologické detaily je snadné přehlédnout při srovnávání neodymové magnety pro elektrické motory , avšak ovlivňují opakovatelnost.
Praktická kontrolní tabulka pro porovnání
- Definujte teploty provozní, špičkovou a poruchovou v místě umístění magnetů.
- Porovnejte remanentní indukci, intrinzickou koercitivitu a teplotní třídu pro skutečnou zatěžovací charakteristiku.
- Hodnoťte magnetický tok ve vzduchové mezeře a demagnetizaci v sestaveném obvodu motoru.
- Vyberte geometrii, směr magnetizace a pokrytí pólů s ohledem na topologii rotoru.
- Nastavte kritické rozměrové a povlakové tolerance ještě před dokončením nástrojů.
- Ověřte ochranu proti korozi, kompatibilitu lepidla, manipulaci a příjemní kontrolu.
Proveďte konečnou volbu v rámci plánu výroby prototypů.
Nejsilnější vypadající specifikace není automaticky nejbezpečnější volbou pro výrobu. Důsledné porovnání neodymové magnety pro elektrické motory končí prototypy, které reprezentují zamýšlenou geometrii, povlak, lepidlo a tepelný stav. Zkontrolujte zpětné elektromotorické napětí (back-emf), krouticí moment, vyvážení rotoru, nárůst teploty a jakékoli nevratné změny po příslušném tepelném cyklování. Uchovávejte certifikáty dodavatelů a záznamy o kontrolách na úrovni šarží v souladu s rozměry a magnetickými hodnotami, které jsou pro motor rozhodující.
Stručně řečeno, výběr neodymové magnety pro elektrické motory je rozhodnutí týkající se návrhu systému. Začněte s teplotními a demagnetizačními podmínkami, ověřte údaje o třídě materiálu vzhledem k provoznímu bodu a poté uzavřete mezeru mezi katalogovou specifikací a sestaveným rotorem. Tento proces vytvoří porovnání, které je užitečnější než prosté objednání nejvyšší dostupné třídy.
