Compararea magneților din neodim pentru proiectarea motoarelor electrice
Alegerea magneți din neodim pentru motoare electrice nu este o chestiune de alegere a celui mai mare număr de calitate de pe o pagină de catalog. Un proiectant de motoare trebuie să echilibreze fluxul util din întrefier, marja de demagnetizare, expunerea termică, geometria, toleranța la fabricație și protecția împotriva coroziunii. Ca specialist tehnic în materiale magnetice, aș începe cu condițiile de funcționare și circuitul magnetic, apoi aș compara calitățile care pot rezista acestor condiții.
Întrebarea cu care încep majoritatea echipelor este «care magnet este cel mai puternic?». O întrebare mai bună este «la ce temperatură, câmp opus, întrefier și toleranță la asamblare va fi supus, de fapt, acest rotor?». Această schimbare restrânge variantele potrivite pentru magneți din neodim pentru motoare electrice cu mult înainte ca valoarea forței de tracțiune să fie luată în considerare.
Începeți cu domeniul real de funcționare al motorului
Pentru magneți din neodim pentru motoare electrice , temperatura relevantă nu este pur și simplu temperatura ambientală din exteriorul carcasei. Luați în considerare încălzirea rotorului, înfășurările din apropiere, ciclul de funcționare, ventilarea, ciclurile termice și condițiile de defect. Un magnet NdFeB de clasă standard N este adesea asociat cu o temperatură maximă de funcționare de aproximativ 80°C, în timp ce clasele cu coercitivitate mai mare pot extinde domeniul de utilizare; clasele SH sunt frecvent menționate în jurul valorii de 150°C. Aceste valori reprezintă puncte de plecare, nu criterii de eliberare. Confirmați exact clasa, linia de sarcină și limita de temperatură cu fișa tehnică actuală furnizată de producător.
Dacă o aplicație funcționează continuu sub 60°C, o clasă standard poate fi adecvată. Dacă ciclurile termice repetate aduc magnetul aproape de limita sa nominală, situația se schimbă. În acea situație, magneți din neodim pentru motoare electrice trebuie evaluat pentru pierderi ireversibile după aplicarea combinației complete de temperatură și câmp magnetic, nu doar la temperatura camerei.
Comparați remanența și coercitivitatea, nu doar etichetele claselor
Echipele de motoare compară adesea mai întâi etichetele produselor energetice. Aceasta poate fi utilă, dar este incompletă. Remanența este asociată cu fluxul pe care un magnet îl păstrează după magnetizare, în timp ce coercitivitatea descrie rezistența la demagnetizare. Într-un rotor compact, o remanență mai mare poate ajuta la obținerea densității de flux, dar o coercitivitate insuficientă poate lăsa un design vulnerabil atunci când căldura și câmpul statoric opus acționează împreună.
Din acest motiv, compararea magneți din neodim pentru motoare electrice ar trebui să includă cel puțin densitatea de flux rezidual, coercitivitatea intrinsecă, temperatura maximă de funcționare și punctul de funcționare propus pe curba de demagnetizare. Nu există o alegere universal mai bună: calitatea potrivită depinde de condițiile dvs. de funcționare și de cerințele de toleranță. Dacă marja termică este prioritară, coercitivitatea merită o atenție mai mare decât un număr de forță de tracțiune de suprafață.
Utilizați circuitul magnetic, nu un test de tracțiune pe banc, ca bază de comparație
Un test de forță de tragere din catalog este de obicei efectuat împotriva unui țintă de oțel definită, cu o condiție specificată de contact. Un motor are un joc aerodinamic, o armătură posterioară a rotorului, efecte de crestături, magneți curbați sau segmentați și curent variabil. Niciuna dintre aceste condiții nu este reprodusă de un test simplu de tragere. La compararea magneți din neodim pentru motoare electrice , modelați sau măsurați circuitul magnetic asamblat și inspectați fluxul din jocul aerodinamic, t.e.m. inversă, constanta de cuplu, comportamentul de „cogging” și marja de demagnetizare.
Geometria contează la fel de mult ca și materialul. Segmentele radiale, magneții în arc, blocurile și inelele plasează fluxul în mod diferit în rotor. Un magnet subțire poate necesita un alt tip sau o altă aranjare a polilor decât un magnet mai gros cu același volum nominal. Direcția de magnetizare, numărul de poli și metoda de fixare influențează, de asemenea, ceea ce poate oferi în practică o specificație dată. Tratați magnetul, adezivul sau manșonul, armătura posterioară și jocul aerodinamic ca pe un singur sistem.
Introduceți deciziile privind toleranțele mai devreme în procesul de proiectare
Momentul de definire a toleranței pentru magneți din neodim pentru motoare electrice nu este după înghețarea carcasei rotorului. Până atunci, opțiunile rămase pot fi limitate la sortare, refacere sau redesenare. Variația grosimii modifică jocul aerului; variația unghiului de arc și a razelor poate afecta acoperirea polilor; iar acumularea erorilor poate modifica echilibrul rotorului sau spațiul pentru adeziv.
Pe hârtie, o toleranță largă poate părea acceptabilă. La asamblare, variația în cadrul unui lot de producție poate genera o forță de reținere nesigură sau un joc aer uniform. Specificați dimensiunile critice, baza de măsurare, teșiturile, toleranța pentru grosimea stratului de acoperire și metoda de inspecție cât mai devreme. Pentru magneții sinterizați, discutați, de asemenea, dacă toleranțele strânse necesită rectificare și cum influențează aceasta timpul de livrare, randamentul și costul. Acest lucru nu înseamnă că fiecare dimensiune trebuie să aibă limita cea mai strictă; înseamnă doar că limitele trebuie să corespundă sensibilității motorului.
Comparați acoperirile și cerințele de manipulare
Majoritatea magneților sinterizați magneți din neodim pentru motoare electrice au nevoie de protecție, deoarece NdFeB este susceptibil la coroziune. Acoperirea potrivită depinde de umiditate, expunerea la sare, ulei, adeziv, temperatura de asamblare și orice risc de deteriorare a marginilor. Sistemele pe bază de nichel, sistemele epoxidice și alte opțiuni pot avea performanțe diferite într-un anumit proces. Nu se presupune că o acoperire utilizată într-un mediu uscat, interior, de asamblare este suficientă pentru un mediu motor umed sau expus chimic.
Manipularea face, de asemenea, parte din selecție. Magneții puternici pot crăpa atunci când se atrag brusc unul de celălalt, iar deteriorarea acoperirii poate iniția ulterior o problemă de coroziune. Se definesc metodele de separare, starea de magnetizare în timpul asamblării, verificările de orientare și ambalarea. Aceste detalii de proces sunt ușor de neglijat în timpul comparărilor magneți din neodim pentru motoare electrice , dar ele influențează reproductibilitatea.
O listă practică de verificare pentru comparație
- Se definesc temperaturile continue, de vârf și de defect în locația magnetului.
- Se compară inducția remanentă, coercitivitatea intrinsecă și clasa de temperatură pentru linia de sarcină reală.
- Se evaluează fluxul din întrefier și demagnetizarea în circuitul motorului asamblat.
- Alegeți geometria, direcția de magnetizare și acoperirea polilor cu topologia rotorului.
- Stabiliți toleranțele dimensionale și de acoperire critice înainte de finalizarea sculelor.
- Verificați protecția împotriva coroziunii, compatibilitatea adezivului, manipularea și inspecția la recepție.
Faceți alegerea finală cu un plan de prototip
Specificația care pare cea mai robustă nu este, în mod automat, cea mai sigură opțiune pentru producție. O comparație riguroasă a magneți din neodim pentru motoare electrice se finalizează cu prototipuri care reprezintă geometria, acoperirea, adezivul și starea termică intenționate. Efectuați teste pentru t.e.m. inversă, cuplu, echilibrul rotorului, creșterea temperaturii și orice modificare ireversibilă după ciclarea termică relevantă. Păstrați certificatele furnizorilor și înregistrările de inspecție pe lot, aliniate cu dimensiunile și valorile magnetice care contează pentru motor.
Pe scurt, alegerea magneți din neodim pentru motoare electrice este o decizie privind proiectarea sistemului. Începeți cu temperatura și condițiile de demagnetizare, verificați datele privind calitatea în raport cu punctul de funcționare și apoi reduceți diferența dintre specificația din cataloag și rotorul asamblat. Acest proces produce o comparație mai utilă decât simpla comandă a celei mai ridicate calități disponibile.
