Neodímiummágnesek összehasonlítása elektromos motorok tervezéséhez
A választás neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz nem arról van szó, hogy a katalógus oldalán a legnagyobb fokozatszámot választjuk ki. Egy motor tervezőjének egyensúlyt kell teremtenie a hasznos légrés-fluxus, a lemágneseződési tartalék, a hőterhelés, a geometria, a gyártási tűrések és a korrózióvédelem között. Mint mágneses anyagok műszaki szakértője, én a működési körülményekkel és a mágneses körrel kezdeném, majd összehasonlítanám azokat a fokozatokat, amelyek ellenállnak ezeknek.
A legtöbb csapat által feltett első kérdés: «Melyik mágnes a legerősebb?» Jobb kérdés az lenne: «Milyen hőmérsékletre, ellentétes mágneses térre, légrésre és szerelési tűrésekre lesz valójában kitéve ez a rotor?» Ez a megközelítés szűkíti a megfelelő lehetőségek körét neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz még mielőtt bármilyen húzóerő-értéket figyelembe vennénk.
Kezdjük a motor tényleges működési tartományával
Számára neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz , a releváns hőmérséklet nem csupán a ház külső környezetének hőmérséklete. Figyelembe kell venni a forgórész felmelegedését, a szomszédos tekercsek hatását, a munkaciklust, a szellőzést, a hőmérséklet-ingadozásokat és a hibás üzemi feltételeket. Egy szokványos N-osztályú NdFeB mágnes gyakran 80 °C körüli maximális üzemelési hőmérséklettel kapcsolódik, míg magasabb koercitivitású osztályok kibővítik a használható tartományt; az SH osztályokat általában körülbelül 150 °C-nál említik. Ezek a számok kiindulási pontok, nem pedig engedélyezési kritériumok. A pontos osztályt, terhelési görbét és hőmérsékletkorlátot a szállító jelenlegi adatlapon szereplő adatai alapján kell megerősíteni.
Ha egy alkalmazás folyamatosan 60 °C alatt marad, akkor egy szokványos osztály megfelelő lehet. Ha az ismétlődő hőmérséklet-ingadozások a mágnes határértékéhez közelítik, a helyzet megváltozik. neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz a mágnes irreverzibilis veszteségének értékelését a teljes hőmérséklet- és mágneses mező-kombinációra kell elvégezni, nem csupán szobahőmérsékleten.
A maradékmágnesesség és a koercitivitás összehasonlítása fontosabb, mint csupán az osztályozási címkék összehasonlítása
A motorcsapatok gyakran először az energia-termék címkéit hasonlítják össze. Ez hasznos lehet, de nem teljes képet ad. A maradékmező-erősség (remanencia) azt a mágneses fluxust jelöli, amelyet egy mágnes a mágnesezés után megőriz, míg a koercitivitás a demágnesezés elleni ellenállást írja le. Egy kompakt forgórész esetében a magasabb maradékmező-erősség segíthet elérni a kívánt fluxussűrűséget, azonban elégtelen koercitivitás esetén a tervezés sebezhetővé válik, ha a hő és az ellentétes irányú állórész-mező együttesen hatnak.
Ezért az összehasonlításnál neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz legalább a maradék fluxussűrűséget, a belső koercitivitást, a maximális üzemelési hőmérsékletet és a javasolt működési pontot a demágnesezési görbén kell figyelembe venni. Nincs univerzálisan jobb anyagminőség: a megfelelő minőség a működési feltételektől és a tűréshatároktól függ. Ha a hőmérsékleti tartalék a prioritás, akkor a koercitivitásra kell nagyobb figyelmet fordítani, mint egy kiemelt vonóerő-értékre.
A mágneses kör, nem pedig egy asztali vonóerő-teszt legyen az összehasonlítás alapja
Egy katalógus-húzóerő-tesztet általában egy meghatározott acél céltárgy ellen végeznek, adott érintkezési feltételek mellett. Egy motor rendelkezik légrés-szélességgel, forgórész-hátsóvas anyaggal, horpadásokkal, görbült vagy szegmentált mágnesekkel és változó árammal. Ezen feltételek egyike sem reprodukálható egyszerű húzóteszttel. Összehasonlításkor neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz , modellezze vagy mérje fel az összeszerelt mágneses köröket, és vizsgálja meg a légrés-fluxust, a visszaindukált feszültséget (back-emf), a nyomatékállandót, a fogazási viselkedést (cogging) és a demagnetizációs tartalékot.
A geometria legalább olyan fontos, mint az anyag. A sugárirányú szegmensek, íves mágnesek, blokkok és gyűrűk eltérő módon helyezik el a fluxust a forgórészben. Egy vékony mágnes esetleg más minőségű anyagot vagy pólus-elrendezést igényelhet, mint egy vastagabb mágnes ugyanazzal a névleges térfogattal. A mágnesezés iránya, a pólusok száma és a rögzítési módszer is befolyásolja, hogy egy gyakorlati specifikáció milyen teljesítményt tud nyújtani. Kezelje a mágneseket, a ragasztót vagy a hüvelyt, a hátsóvas anyagot és a légrést egyetlen rendszerként.
Vigye előre a tűréshatárok meghatározását a tervezési fázisban
Az a pillanat, amikor meghatározzuk a tűrést neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz nem az, amikor a forgórész-ház már lefagyott. Ekkor a maradék lehetőségek gyakran csak a szortírozás, az utófeldolgozás vagy az újratervezés lehetnek. A vastagságváltozás megváltoztatja a légrést; a ívszög- és sugárváltozás befolyásolhatja a pólusfedettséget; a kumulatív torzulás pedig megváltoztathatja a forgórész egyensúlyát vagy az ragasztó réshöz szükséges távolságot.
Papíron egy széles tűrés elfogadhatónak tűnhet. Az összeszerelés során azonban egy termelési tételben fellépő változékonyság inkonzisztens rögzítőerőt vagy egyenetlen légrést eredményezhet. Határozza meg időben a kritikus méreteket, a mérési alappontot, a lekerekítéseket, a bevonat vastagságának engedélyezett eltérését és az ellenőrzési módszert. A szinterelt mágnesek esetében tárgyalja meg azt is, hogy a szigorú tűrések köszörülést igényelnek-e, és hogyan befolyásolja ez a szállítási határidőt, a kihozatalt és a költségeket. Ez nem azt jelenti, hogy minden méretre a legszigorúbb korlátozást kell alkalmazni; azt jelenti, hogy a korlátozásoknak illeszkedniük kell a motor érzékenységéhez.
Hasonlítsa össze a bevonatokat és a kezelési követelményeket
A legtöbb szinterelt neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz védelmet igényel, mert az NdFeB hajlamos a korrózióra. A megfelelő bevonat függ a páratartalomtól, sóexpozíciótól, olajtól, ragasztótól, szerelési hőmérséklettől és bármely élkárosodási kockázattól. Nikkelalapú rendszerek, epoxidos rendszerek és egyéb lehetőségek adott folyamatban eltérően viselkedhetnek. Ne feltételezze, hogy egy száraz beltéri szereléshez használt bevonat elegendő egy nedves vagy kémiai hatásoknak kitett motor környezetében.
A kezelés is része a kiválasztási folyamatnak. Az erős mágnesek összecsattanáskor repedhetnek, és a bevonatkárosodás későbbi korróziós problémát okozhat. Határozza meg a szétválasztási módszereket, a mágneses állapotot a szerelés során, az orientációs ellenőrzéseket és a csomagolást. Ezeket a folyamatspecifikus részleteket könnyű figyelmen kívül hagyni az összehasonlítás során, neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz de hatással vannak az ismételhetőségre.
Gyakorlati összehasonlítási ellenőrzőlista
- Határozza meg a mágnes helyén érvényes folyamatos, csúcs- és hibahőmérsékletet.
- Hasonlítsa össze a maradandó mágnesességet (remanence), a belső koercitív erőt (intrinsic coercivity) és a hőmérsékletosztályt a tényleges terhelési vonal alapján.
- Értékelje a légrés-fluxust és a demágnesesedést a szerelt motor áramkörben.
- Válassza ki a geometriát, a mágnesezés irányát és a pólusfedettséget a forgórész-topológiával együtt.
- Állítsa be a kritikus méreti és bevonati tűréseket a szerszámok véglegesítése előtt.
- Hagyja jóvá a korrózióvédelmet, az ragasztókompatibilitást, a kezelhetőséget és a beérkező áruk ellenőrzését.
Hozza meg a végső döntést egy prototípus-terv alapján.
A legerősebbnek tűnő specifikáció nem feltétlenül a legbiztonságosabb gyártási választás. Egy szigorú összehasonlítás neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz prototípusokkal végződik, amelyek reprezentálják a tervezett geometriát, bevonatot, ragasztót és hőmérsékleti körülményeket. Vizsgálja meg a visszaindukált feszültséget (back-emf), a nyomatékot, a forgórész egyensúlyát, a hőmérséklet-emelkedést és bármely visszafordíthatatlan változást a megfelelő hőciklusok után. Tartsa meg a beszállítói tanúsítványokat és a tételszintű ellenőrzési jegyzőkönyveket azokkal a méretekkel és mágneses értékekkel összhangban, amelyek a motor szempontjából lényegesek.
Röviden: a kiválasztás neodímium mágnesekek elektromos motorokhoz egy rendszertervezési döntés. Kezdje a hőmérséklettel és a lemágnesezési feltételekkel, ellenőrizze a minőségi adatokat a működési pont alapján, majd zárja be a rést a katalógusban szereplő specifikáció és az összeszerelt rotor között. Ez a folyamat olyan összehasonlítást eredményez, amely hasznosabb, mint egyszerűen a legmagasabb elérhető minőségrendelés megrendelése.
