Neodyymimagneettien vertailu sähkömoottorien suunnitteluun
Valitsema neodyymimagneetit sähkömoottoreihin ei ole kysymys siitä, että valitaan suurin luokitusnumero katalogisivulta. Moottorisuunnittelijan on tasapainotettava hyödyllistä ilmavälin vuota, demagnetointimarginaalia, lämpökuormitusta, geometriaa, valmistustoleransseja ja korroosiosuojaa. Magnettisten materiaalien teknisenä asiantuntijana aloittaisin työolosuhteista ja magneettipiiristä ja vertailisin luokkia, jotka kestävät niitä.
Kysymys, josta useimmat tiimit aloittavat, on »mikä magneetti on vahvin?« Parempi kysymys on »millaisen lämpötilan, vastakkaismagneettikentän, ilmavälin ja kokoonpanotoleranssin tämä roottori todella kokee?« Tämä muutos kaventaa oikeita vaihtoehtoja neodyymimagneetit sähkömoottoreihin paljon ennen kuin vetovoiman lukuarvoa tarkastellaan.
Aloita moottorin todellisesta käyttöalueesta
Käytettäväksi neodyymimagneetit sähkömoottoreihin , kyseinen lämpötila ei ole pelkästään lämpötila ulkopuolella kotelointia. Otettava huomioon roottorin lämmönmuodostus, vierekkäiset käämitykset, käyttöjakso, ilmanvaihto, lämpötilan vaihtelut ja vikatilanteet. Standardin N-luokan NdFeB-magneetti liitetään usein maksimikäyttölämpötilaan noin 80 °C, kun taas korkeamman koerisivuuden luokat voivat laajentaa käytettävissä olevaa lämpötila-alueetta; SH-luokkia mainitaan yleisesti noin 150 °C:n yhteydessä. Nämä luvut ovat lähtökohtia, eivätkä ne ole hyväksyntäkriteerejä. Vahvista tarkka luokka, kuormitussuora ja lämpötilaraja toimittajan nykyisestä teknisestä tiedotusasiakirjasta.
Jos sovellus pysyy jatkuvasti alle 60 °C:n, standardiluokka saattaa olla sopiva. Jos toistuvat lämpötilan vaihtelut tuovat magnettia lähelle sen arvoaluetta, tilanne muuttuu. neodyymimagneetit sähkömoottoreihin tulee arvioida peruuttamatonta menetystä koko lämpötila- ja kenttäyhdistelmän jälkeen, ei ainoastaan huoneenlämmössä.
Vertaa remanenssia ja koerisivuutta pelkkien luokkamerkintöjen sijaan
Moottoritiimit vertailevat usein ensin energiatuotemerkintöjä. Tämä voi olla hyödyllistä, mutta se on epätäydellistä. Jäännösmagnetismi liittyy magneetin säilyttämään magneettivuohon magnetisoinnin jälkeen, kun taas kohdemagnetisaatiota vastustava voimakkuus kuvaa resistenssiä demagnetisaatiota vastaan. Tiukassa roottorissa korkeampi jäännösmagnetismi voi auttaa saavuttamaan vuotiheytteen, mutta riittämätön kohdemagnetisaatiota vastustava voimakkuus voi tehdä suunnittelusta haavoittuvan, kun lämpö ja vastakkainen statorikenttä vaikuttavat yhdessä.
Tästä syystä vertailun neodyymimagneetit sähkömoottoreihin tulee sisältää vähintään jäännösvuotiheys, sisäinen kohdemagnetisaatiota vastustava voimakkuus, maksimikäyttölämpötila ja ehdotettu käyttöpiste demagnetisaatiokäyrällä. Ei ole yleispätevää parempaa vaihtoehtoa: sopiva luokka riippuu käyttöolosuhteistasi ja siedätyksistä. Jos lämpövarmuus on tärkein tekijä, kohdemagnetisaatiota vastustavaa voimakkuutta tulisi arvostaa enemmän kuin esimerkiksi pääotsikossa mainittua vetovoiman lukuarvoa.
Käytä vertailuperustana magneettipiiriä, ei pöytätestiä vetovoimalle
Katalogin vetovoimatestia suoritetaan yleensä määritellyn teräskohteen vastaisesti tietyllä kosketusehdolla. Moottorissa on ilmaväli, roottorin takarauta, urat, kaarevat tai segmentoidut magneetit ja vaihteleva virta. Yksinkertainen vetotesti ei toimi näitä olosuhteita. Kun vertaillaan neodyymimagneetit sähkömoottoreihin , mallinnetaan tai mitataan kokoonpannutta magneettipiiriä ja tarkastellaan ilmavälin magneettivuota, takajännitettä, vääntövakioita, hakautumiskäyttäytymistä ja demagneettointivarmuutta.
Geometria on yhtä tärkeää kuin materiaali. Säteittäiset segmentit, kaaremagneetit, lohkot ja renkaat ohjaavat vuota eri tavoin roottoriin. Ohut magneetti saattaa vaatia eri luokkaa tai napajärjestelmää kuin paksu magneetti, vaikka niillä olisi sama nimellistilavuus. Magnetointisuunta, napalukumäärä ja kiinnitystapa vaikuttavat siihen, mitä käytännöllinen spesifikaatio voi tarjota. Magneetti, liima tai kotelointiputki, takarauta ja ilmaväli tulee käsittää yhtenä järjestelmänä.
Siirretään toleranssipäätökset eteenpäin suunnitteluprosessissa
Hetki, jolloin toleranssi määritellään neodyymimagneetit sähkömoottoreihin ei ole sen jälkeen, kun roottorikotelo on jäähtynyt. Silloin vaihtoehdot voivat olla rajoittuneet lajittelun, uudelleentyönnän tai uudelleensuunnittelun välille. Paksuusvaihtelu muuttaa ilmaväliä; kaarikulman ja säteen vaihtelu voi vaikuttaa napakattavuuteen; ja kertymävaikutus voi muuttaa roottorin tasapainoa tai liimaustilan varaa.
Paperilla laaja toleranssi voi näyttää hyväksyttävältä. Kokoonpanossa tuotantoserian sisällä esiintyvä vaihtelu voi aiheuttaa epätasaisen pitovoiman tai epätasaisen ilmavälin. Määrittele kriittiset mitat, mittausviitepiste, viistokset, pinnoituspaksuuden sallinta ja tarkastusmenetelmä mahdollisimman varhaisessa vaiheessa. Sinteröidyille magneeteille keskustele myös siitä, vaativatko tiukat toleranssit hiomista ja miten se vaikuttaa toimitusaikaan, hyötysuhteeseen ja kustannuksiin. Tämä ei tarkoita, että jokaisen mitan tulisi olla mahdollisimman tiukka; se tarkoittaa, että toleranssirajat täytyy sovittaa moottorin herkkyyteen.
Vertaa pinnoituksia ja käsittelyvaatimuksia
Useimmat sinteroidut neodyymimagneetit sähkömoottoreihin tarvitsee suojaa, koska NdFeB on altis korroosiolle. Soviva pinnoite riippuu kosteudesta, suolaltakosketuksesta, öljystä, liimasta, kokoonpanolämpötilasta ja mahdollisesta reunavauriosta. Nikkelipohjaiset järjestelmät, epoksiyhdistelmät ja muut vaihtoehdot voivat toimia eri tavoin tietyssä prosessissa. Älä oleta, että kuivassa sisätilassa käytetty pinnoite riittää kosteaan tai kemikaaleihin altistuneeseen moottoriympäristöön.
Käsittely kuuluu myös valintaprosessiin. Voimakkaiden magneettien reunojen voi rikkoontua, kun ne tarttuvat toisiinsa, ja pinnoitteen vaurio voi aiheuttaa myöhempää korroosiota. Määritä erotusmenetelmät, magneettien magnetointitila kokoonpanon aikana, suunnan tarkistukset ja pakkaus. Nämä prosessin yksityiskohdat on helppoa unohtaa vertailtaessa neodyymimagneetit sähkömoottoreihin , mutta ne vaikuttavat toistettavuuteen.
Käytännöllinen vertailulistaa
- Määritä jatkuvat, huippu- ja vian lämpötilat magneetin sijainnissa.
- Vertaa remanenssia, sisäistä kohdemagnetointia ja lämpöluokkaa todelliselle kuormitussuoralle.
- Arvioi ilmavälin magneettivuo ja demagnetointi kokoonpanetussa moottoripiirissä.
- Valitse geometria, magneettisuunnan suunta ja napakattavuus roottorin topologian perusteella.
- Aseta kriittiset mitatoleranssit ja pinnoitetoleranssit ennen työkalujen lopullistamista.
- Varmista korroosiosuojaus, liimausyhteensopivuus, käsittely ja tuloinspektio.
Tee lopullinen valinta prototyyppisuunnitelman avulla.
Voimakkaimman näköinen spesifikaatio ei automaattisesti ole turvallisimpia tuotantovalintoja. Järjestelmällinen vertailu neodyymimagneetit sähkömoottoreihin päättyy prototyyppeihin, jotka edustavat tarkoitettua geometriaa, pinnoitetta, liimaa ja lämpötilaolosuutta. Testaa takaiskun sähkömotorista voimaa (back-emf), vääntömomenttia, roottorin tasapainoa, lämpötilan nousua ja kaikkia peruuttamattomia muutoksia asianmukaisen lämpötilakyklyn jälkeen. Säilytä toimittajan todistukset ja eräkohtaiset tarkastustiedot yhteensovittamina niiden mittojen ja magneettisten arvojen kanssa, jotka ovat merkityksellisiä moottorille.
Lyhyesti sanottuna neodyymimagneetit sähkömoottoreihin on järjestelmäsuunnittelun päätös. Aloita lämpötila- ja demagnetointiolosuhteista, tarkista luokkadata käyttöpisteen perusteella ja sulje sitten kuilu katalogin määrittelyn ja koottujen roottorien välillä. Tämä prosessi tuottaa vertailun, joka on hyödyllisempi kuin pelkkä korkeimman saatavilla olevan luokan tilaaminen.
