Σύγκριση μαγνητών νεοδυμίου για σχεδιασμούς ηλεκτρικών κινητήρων
Επιλέγοντας μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες δεν είναι θέμα επιλογής του μεγαλύτερου αριθμού βαθμού σε μια σελίδα καταλόγου. Ένας σχεδιαστής κινητήρων πρέπει να εξισορροπήσει τη χρήσιμη ροή στο κενό αέρα, το περιθώριο απομαγνήτισης, τη θερμική έκθεση, τη γεωμετρία, τις ανοχές κατασκευής και την προστασία από διάβρωση. Ως τεχνικός ειδικός σε μαγνητικά υλικά, θα ξεκινούσα από τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας και το μαγνητικό κύκλωμα, και στη συνέχεια θα συγκρίναμε τους βαθμούς που μπορούν να τις αντέξουν.
Το ερώτημα με το οποίο ξεκινούν οι περισσότερες ομάδες είναι «ποιός μαγνήτης είναι ο ισχυρότερος;». Ένα καλύτερο ερώτημα είναι «σε ποια θερμοκρασία, αντίθετο μαγνητικό πεδίο, κενό αέρα και ανοχή συναρμολόγησης θα εκτεθεί πραγματικά αυτός ο δρομέας;». Αυτή η αλλαγή περιορίζει τις κατάλληλες επιλογές για μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες πολύ πριν ληφθεί υπόψη ο αριθμός της δύναμης έλξης.
Ξεκινήστε με το πραγματικό εύρος λειτουργίας του κινητήρα
Για μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες , η σχετική θερμοκρασία δεν είναι απλώς η θερμοκρασία του περιβάλλοντος έξω από το περίβλημα. Λάβετε υπόψη τη θέρμανση του δρομέα, τις γειτονικές περιελίξεις, το καθεστώς λειτουργίας, τον αερισμό, τους θερμικούς κύκλους και τις συνθήκες βλάβης. Ένας τυπικός μαγνήτης NdFeB βαθμού N συνδέεται συχνά με μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας κοντά στους 80°C, ενώ οι κλάσεις υψηλότερης αντίστασης μπορούν να επεκτείνουν το χρήσιμο εύρος· οι κλάσεις SH αναφέρονται συνήθως στους 150°C. Αυτά τα νούμερα είναι αρχικά σημεία αναφοράς, όχι κριτήρια έγκρισης. Επιβεβαιώστε το ακριβές βαθμό, τη γραμμή φορτίου και το όριο θερμοκρασίας με το τρέχον φύλλο προδιαγραφών του προμηθευτή.
Εάν μια εφαρμογή λειτουργεί συνεχώς κάτω των 60°C, ένας τυπικός βαθμός μπορεί να είναι κατάλληλος. Εάν επαναλαμβανόμενοι θερμικοί κύκλοι φέρουν τον μαγνήτη κοντά στο όριό του, η κατάσταση αλλάζει. Σε αυτήν την περίπτωση, μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες πρέπει να αξιολογηθεί για ανεπανόρθωτη απώλεια μετά από τον πλήρη συνδυασμό θερμοκρασίας και μαγνητικού πεδίου, όχι μόνο σε θερμοκρασία δωματίου.
Συγκρίνετε την υπολειπόμενη μαγνήτιση και την αντίσταση αντί να βασίζεστε αποκλειστικά στις ετικέτες βαθμών
Οι ομάδες κινητήρων συγκρίνουν συχνά πρώτα τις ετικέτες ενεργειακής απόδοσης. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο, αλλά είναι ανεπαρκές. Η υπολειπόμενη μαγνήτιση (remanence) σχετίζεται με τη μαγνητική ροή που διατηρεί ένας μαγνήτης μετά τη μαγνήτισή του, ενώ η αντίσταση στην απομαγνήτιση (coercivity) περιγράφει την αντίσταση στην απομαγνήτιση. Σε ένα συμπαγή ρότορα, μεγαλύτερη υπολειπόμενη μαγνήτιση μπορεί να βοηθήσει στην επίτευξη πυκνότητας ροής, ωστόσο ανεπαρκής αντίσταση στην απομαγνήτιση μπορεί να καθιστά ένα σχέδιο ευάλωτο όταν θερμότητα και αντίθετο πεδίο του στάτορα δρουν από κοινού.
Γι’ αυτόν τον λόγο, η σύγκριση μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες πρέπει να περιλαμβάνει τουλάχιστον την υπολειπόμενη πυκνότητα ροής, την ενδογενή αντίσταση στην απομαγνήτιση, τη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας και το προτεινόμενο σημείο λειτουργίας στην καμπύλη απομαγνήτισης. Δεν υπάρχει καθολικά καλύτερη επιλογή: η κατάλληλη βαθμίδα εξαρτάται από τις συνθήκες λειτουργίας και τις απαιτήσεις ανοχής σας. Εάν η θερμική περιθωριότητα είναι η προτεραιότητα, η αντίσταση στην απομαγνήτιση αξίζει μεγαλύτερη προσοχή από έναν εντυπωσιακό αριθμό ελκτικής δύναμης.
Χρησιμοποιήστε το μαγνητικό κύκλωμα, όχι ένα εργαστηριακό τεστ ελκτικής δύναμης, ως βάση σύγκρισης
Ένα δοκιμαστικό τραβήγματος καταλόγου συνήθως εκτελείται εναντίον ενός καθορισμένου στόχου από χάλυβα με προδιαγεγραμμένη συνθήκη επαφής. Ένας κινητήρας διαθέτει κενό αέρα, πίσω σίδηρο του δρομέα, επιδράσεις εγκοπών, καμπύλους ή τμηματικούς μαγνήτες και μεταβαλλόμενο ρεύμα. Καμία από αυτές τις συνθήκες δεν αναπαράγεται από ένα απλό δοκιμαστικό τραβήγματος. Κατά τη σύγκριση μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες , προσομοιώστε ή μετρήστε το συναρμολογημένο μαγνητικό κύκλωμα και εξετάστε τη ροή στο κενό αέρα, την αντί-ΗΕΔ, τη σταθερά ροπής, τη συμπεριφορά «cogging» και το περιθώριο απομαγνήτισης.
Η γεωμετρία έχει την ίδια σημασία με το υλικό. Ραδιακά τμήματα, τοξοειδείς μαγνήτες, μπλοκ και δακτύλιοι κατανέμουν τη ροή διαφορετικά στο δρομέα. Ένας λεπτός μαγνήτης ενδέχεται να απαιτεί διαφορετική βαθμίδα ή διάταξη πόλων από έναν παχύτερο μαγνήτη με τον ίδιο ονομαστικό όγκο. Η κατεύθυνση μαγνήτισης, ο αριθμός των πόλων και η μέθοδος στερέωσης επηρεάζουν επίσης τι μπορεί να προσφέρει μια πρακτική προδιαγραφή. Αντιμετωπίστε τον μαγνήτη, την κόλλα ή το μανίκι, το πίσω σίδηρο και το κενό αέρα ως ένα ενιαίο σύστημα.
Μεταφέρετε τις αποφάσεις σχετικά με τις ανοχές νωρίτερα στη φάση σχεδιασμού
Η στιγμή για να καθοριστεί η ανεκτή τιμή για μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες δεν είναι μετά την παγωμένη κατάσταση του περιβλήματος του δρομέα. Τότε, οι υπόλοιπες επιλογές μπορεί να περιορίζονται σε ταξινόμηση, επανεργασία ή ανασχεδιασμό. Η μεταβολή του πάχους αλλάζει το αέρινο διάκενο· η μεταβολή της γωνίας τόξου και της ακτίνας μπορεί να επηρεάσει την κάλυψη των πόλων· και η συσσωρευτική συσσώρευση μπορεί να τροποποιήσει την ισορροπία του δρομέα ή το διάκενο για την κόλλα.
Στο χαρτί, μια ευρεία ανοχή μπορεί να φαίνεται αποδεκτή. Κατά τη συναρμολόγηση, η μεταβολή σε ένα παρτίδα παραγωγής μπορεί να δημιουργήσει ασυνεπή δύναμη συγκράτησης ή ανομοιόμορφο αέρινο διάκενο. Καθορίστε τις κρίσιμες διαστάσεις, το σημείο αναφοράς μέτρησης, τις εγκοπές, την επιτρεπόμενη πάχος επίστρωσης και τη μέθοδο ελέγχου από νωρίς. Για συμπιεσμένους μαγνήτες, συζητήστε επίσης εάν οι στενές ανοχές απαιτούν λείανση και πώς αυτό επηρεάζει τον χρόνο παράδοσης, την απόδοση και το κόστος. Αυτό δεν σημαίνει ότι κάθε διάσταση χρειάζεται το στενότερο όριο· σημαίνει ότι τα όρια πρέπει να ταιριάζουν με την ευαισθησία του κινητήρα.
Συγκρίνετε τις επιστρώσεις και τις απαιτήσεις χειρισμού
Οι περισσότεροι συμπιεσμένοι μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες χρειάζονται προστασία επειδή οι μαγνήτες NdFeB είναι ευαίσθητοι στη διάβρωση. Η κατάλληλη επίστρωση εξαρτάται από την υγρασία, την έκθεση σε αλάτι, το λάδι, την κόλλα, τη θερμοκρασία συναρμολόγησης και οποιοδήποτε κίνδυνο ζημιάς στις άκρες. Τα συστήματα βασισμένα σε νικέλιο, τα εποξειδικά συστήματα και άλλες επιλογές μπορεί να παρουσιάζουν διαφορετική απόδοση σε μια δεδομένη διαδικασία. Μην υποθέτετε ότι μια επίστρωση που χρησιμοποιείται σε στεγνή εσωτερική συναρμολόγηση θα είναι επαρκής για ένα υγρό ή χημικά εκτεθειμένο περιβάλλον κινητήρα.
Η χειριστικότητα αποτελεί επίσης μέρος της επιλογής. Οι ισχυροί μαγνήτες μπορούν να σπάσουν όταν συνδέονται απότομα, ενώ η ζημιά στην επίστρωση μπορεί να προκαλέσει αργότερα διαβρωτικά προβλήματα. Καθορίστε τις μεθόδους διαχωρισμού, την κατάσταση μαγνήτισης κατά τη συναρμολόγηση, τους ελέγχους προσανατολισμού και τη συσκευασία. Αυτές οι λεπτομέρειες διαδικασίας είναι εύκολο να παραβλεφθούν κατά τη σύγκριση μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες , αλλά επηρεάζουν την επαναληψιμότητα.
Ένας πρακτικός έλεγχος σύγκρισης
- Καθορίστε τις συνεχείς, κορυφαίες και αστόχησης θερμοκρασίες στη θέση του μαγνήτη.
- Συγκρίνετε την υπολειπόμενη μαγνήτιση, την ενδογενή αντίσταση στην απομαγνήτιση και την κλάση θερμοκρασίας για την πραγματική γραμμή φορτίου.
- Αξιολογήστε τη ροή της μαγνητικής επαγωγής στο κενό και την απομαγνήτιση στο συναρμολογημένο κύκλωμα του κινητήρα.
- Επιλέξτε τη γεωμετρία, την κατεύθυνση μαγνήτισης και την κάλυψη πόλων με βάση την τοπολογία του δρομέα.
- Ορίστε τις κρίσιμες ανοχές διαστάσεων και επικαλύψεων πριν ολοκληρωθεί η κατασκευή των εργαλείων.
- Επαληθεύστε την προστασία από διάβρωση, τη συμβατότητα με κόλλες, τη χειριστικότητα και την εισερχόμενη επιθεώρηση.
Πραγματοποιήστε την τελική επιλογή με ένα σχέδιο πρωτοτύπου.
Η πιο ισχυρή εμφάνιση προδιαγραφής δεν είναι αυτόματα η ασφαλέστερη επιλογή για παραγωγή. Μια πειθαρχημένη σύγκριση των μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες ολοκληρώνεται με πρωτότυπα που αντιπροσωπεύουν την επιθυμητή γεωμετρία, επίστρωση, κόλλα και θερμική κατάσταση. Διεξάγετε δοκιμές για την πίεση πίσω-EMF, τη ροπή, την ισορροπία του δρομέα, την αύξηση της θερμοκρασίας και οποιαδήποτε μη αναστρέψιμη αλλαγή μετά από σχετική θερμική κύκλωση. Διατηρήστε τα πιστοποιητικά των προμηθευτών και τα αρχεία επιθεώρησης ανά παρτίδα σε συμφωνία με τις διαστάσεις και τις μαγνητικές τιμές που έχουν σημασία για τον κινητήρα.
Συνοπτικά, η επιλογή μαγνήτες νεοδυμίου για ηλεκτρικούς κινητήρες είναι μια απόφαση σχεδιασμού συστήματος. Ξεκινήστε με τις συνθήκες θερμοκρασίας και απομαγνήτισης, επαληθεύστε τα δεδομένα βαθμού σε σχέση με το σημείο λειτουργίας και στη συνέχεια κλείστε το κενό μεταξύ της καταλογικής προδιαγραφής και του συναρμολογημένου ρότορα. Αυτή η διαδικασία παράγει μια σύγκριση που είναι πιο χρήσιμη από το απλό παραγγελία του υψηλότερου διαθέσιμου βαθμού.
