Aksiale-Flux Rotor Magneet Demagnetisering Temperatuurkeuse: Temperatuur is die eerste onderwerp van seleksie

Die mees algemene fout in magneet seleksie vir aksiale-vloedmotors moet vanaf die graadtabel begin: kyk eers na remanensie, dan na die maksimum bedryfstemperatuur, en kies 'n graad wat 'goed genoeg' is om in die BOM te plaas. Maar in 'n aksiale-vloeistruktuur is hierdie volgorde presies omgekeer. Die rotormagneettemperatuur word nie deur die magneet self bepaal nie; dit word op die magneet afgedwing deur die topologie, die verkoeling en die bedryfstoestande. Die werklike beginpunt van seleksie is om duidelik te vra:  onder die ergste geval waarin kortsluiting, oorlading en warm kolle op mekaar kom, hoe warm sal die magneet word, en kan dit steeds die omgekeerde magneetveld by daardie temperatuur weerstaan?

Die demagnetiseringsrisiko van aksiale vloed word in die struktuur 'geskryf'.

Die verkoopspunt van aksiale vloedmotors is duidelik: teen dieselfde krag kan gewig en aksiale lengte gehalveer word in vergelyking met radiale motors. Maar hierdie kompaktheid kom teen 'n termiese koste.

In 'n dubbel-stator enkel-rotor topologie, is die rotor tussen twee stators ingeklem, sodat die direkte kontak area tussen die rotor en die lug aansienlik verminder word, en die hitte-dissipasie pad is inherent smal. Terselfdertyd genereer die magnete self wervelstroomverliese in die wisselende magneetveld, en hierdie hitte word direk binne die permanente magnete vrygestel. Die termiese straling van die stators wat op die selfverhitting van die rotor geplaas is, maak dit maklik vir die magneettemperatuur om die gevaarlike grens te nader of selfs oor te steek onder voortdurende hoëkragtoestande. 'n Herhalende oordeel in bedryfsontledings is dat die toebroodjiestruktuur en hoë drywingsdigtheid van aksiale vloedmotors tot uiters lae termiese kapasiteit lei, wat die rotormagnete 'hoogs geneig tot oorverhitting' maak.

Daarom kan magneetseleksie vir aksiale vloed nie bloot die ervaring van radiale motors kopieer nie. Die intuïsie in radiale motors dat 'die rotor deur die as en die lug aan die punte afgekoel word' faal basies in 'n skyftipe topologie.

Wat eintlik in demagnetisering gebeur: die grens tussen omkeerbaar en onomkeerbaar

Om seleksie te verstaan, hoef 'n mens net twee temperatuurbegrippe te begryp.

Omkeerbare demagnetisering  is die normale 'termiese verval' van 'n magneet. Soos die temperatuur styg, neem remanensie lineêr af, en dit herstel na afkoeling, sonder permanente skade. NdFeB werk hoofsaaklik in hierdie reeks onder 120°C. Die probleem verskyn bo 120°C: die helling van omkeerbare verval word meer betekenisvol, en meer krities,  die grens van onomkeerbare demagnetisering word nader gedruk.

Die fisiese kriterium vir onomkeerbare demagnetisering is die  kniepunt . Die demagnetiseringskurwe het 'n buigpunt in die tweede kwadrant. Bedryfspunte bokant die kniepunt is veilig; sodra 'n eksterne omgekeerde magneetveld die werkspunt onder die kniepunt druk, kan die magneet nie terugkeer nadat die eksterne veld verwyder is nie, en die remanensie ly permanente verlies. Die gevolg van stygende temperatuur is tweeledig: remanensie neem af, en terselfdertyd  beweeg die kniepunt na regs (na laer magnetiese veld) , wat beteken dat dieselfde omgekeerde magneetveld meer geneig is om die kniepunt by hoë temperatuur oor te steek. Vir NdFeB, behandel ingenieurspraktyk gewoonlik  ongeveer 150°C as die kritieke gebied vir onomkeerbare demagnetisering ; bo hierdie vlak is die risiko van volledige verlies aan magnetiese werkverrigting nie meer 'n weglaatbare kleinwaarskynlikheidsgebeurtenis nie.

Die letteragtervoegsel van 'n magneetgraad spesifiseer in wese  die temperatuur waarteen die kniepunt nog ver genoeg na regs kan bly . Algemene ooreenkomste is: SH stem ooreen met ongeveer 150°C, UH tot 180°C, EH tot 200°C, en AH tot 220°C. Maar daar is 'n punt wat baie maklik verkeerd gelees word: die temperatuur wat deur die agtervoegsel aangedui word, is die temperatuurweerstand van die materiaal onder  spesifieke permeansiekoëffisiëntkalibrasietoestande , nie die 'maksimum bedryfstemperatuur' wat die magneet outomaties verkry nadat dit in die motor geïnstalleer is nie. Dieselfde UH-magneet kan deurlopend teen 130°C in 'n goed verkoelde prototipe loop, maar in 'n massaproduksiedeel met onvoldoende toebroodjieverkoeling, kan die warmkol direk bo 170°C styg.

Samarium Kobalt: Die terugvalopsie, maar die koste moet duidelik bereken word

Wanneer die temperatuurmarge van NdFeB werklik onvoldoende is, is SmCo 'n onvermydelike alternatief in ingenieurswese. SmCo het aansienlik hoër temperatuurweerstand; baie grade kan in toepassings op die gebruik word  350°C -vlak  , en die Curie-temperatuur is ook in die 700–850°C-reeks, veel hoër as die 310–350°C van NdFeB. In die hoëtemperatuurstreek is die helling van die onomkeerbare demagnetiseringskurwe van SmCo met temperatuur ook baie platter as dié van NdFeB.

Maar die koste van SmCo moet terselfdertyd op die tafel geplaas word. Sy tipiese remanensie is in die  0,95–1,1 T-  reeks, terwyl NdFeB 1,1–1,4 T kan bereik; die maksimum energieproduk is gewoonlik  25%–30%  laer as dié van NdFeB. Dit beteken dat SmCo-magnete dikker en swaarder moet wees om dieselfde lugspleet-vloeddigtheid te bereik, wat op sy beurt die reeds stywe aksiale spasie van aksiale-vloedmasjiene ingryp en selfs rotortraagheid en wervelstroomverliese kan verhoog. SmCo is ook duurder, en sy voorsieningskettingvolwassenheid en afleweringsbuigsaamheid is nie so goed soos dié van NdFeB nie. Dus, tensy die termiese kontrole duidelik aandui dat 'selfs NdFeB wat na EH/AH opgegradeer is nie kan hou nie,'  gebruik SmCo om temperatuurmarge te 'koop' dikwels 'n transaksie wat drie keer meer betaal word in gewig, koste en kragdigtheid.

Die korrekte volgorde van seleksie: lei die graad af vanaf die magneettemperatuur

'n Werkbare temperatuur-gebaseerde magneet seleksieproses vir aksiale vloed moet die volgorde hieronder volg, eerder as om vanaf die graadtabel te begin.

Stap 1: Definieer eers die verkoeling en bespreek dan die graad.  Die rotorverkoelingsmetode van 'n aksiale vloeimasjien bepaal direk die 'vloer' van die magneettemperatuur. Lugverkoeling is eenvoudig en het lae parasitiese verliese, maar die termiese geleidingsvermoë en spesifieke hittekapasiteit van lug is beperk, en die verkoelingsvermoë is sterk afhanklik van spoed en omgewing. Olieverkoeling word hoogs verwag in aksiale vloed; eksperimentele data toon dat 'n redelike olieverkoelingskema die maksimum temperatuur met  15–20°C  verder kan verlaag as suiwer waterverkoeling, maar olieverkoeling 'wat hitte wegdra' is nie gelyk aan 'uitskakeling van hitte' Die temperatuurverskil tussen die rand en die middel van 'n skyftipe struktuur kan steeds  30-50 K bereik , en die plaaslike warmkol is die doel van demagnetisering. Voordat die verkoelingskema gevries word, het enige graadkeuse nie 'n betroubare uitgangspunt nie.

Stap 2: Plaas die kortsluitingstoestand in die temperatuurkontrole.  Die temperatuur onder normale werking is slegs die basislyn. Demagnetiseringsverifikasie moet die omgekeerde magnetiese veld dek wat deur 'n beheerderfout of wikkelingkortsluiting gegenereer word, en hierdie kontrole moet uitgevoer word by  die hoogste temperatuur wat die magneet onder daardie toestand kan bereik . Die ontwerpkriterium in die literatuur is eenvoudig: die magneetdikte moet gekies word om onomkeerbare demagnetisering te vermy na 'n driefase kortsluitstroom by die laagste temperatuur. Meer algemeen is dit nodig om te bevestig dat die operasiepunt nie onder die kniepunt val by die superposisie van die ergste temperatuur en die ergste demagnetiseringsveld nie.

Stap 3: Gebruik 'werklike magneettemperatuur + kortsluit-demagnetiseringsveld' om die graadagtervoegsel na te gaan.  Indien die magneet warmkol temperatuur gegee deur die verkoelingskema en elektromagnetiese ontwerp in die orde van  140–150°C is , en die kortsluiting demagnetiseringsveld nie ernstig is nie, mag SH die kandidatelys betree; sodra die warm kol nader of oorskry  160°C , is UH 'n meer betroubare beginpunt; wanneer die warm plek  bo 180°C bereik , moet EH of selfs hoër grade ernstig geëvalueer word, of die verkoelingsontwerp self moet heroorweeg word. Die logika hier is:  die agtervoegsel is nie 'n 'prestasievlak' nie, maar 'n 'vermoëvlak vir die behoud van die kniepunt by 'n gegewe temperatuur.'  Die koste van hoër-suffiksgrade (UH/EH) is gewoonlik effens laer remanensie of 'n hoër swaar-skaars-aarde toevoeging; dit is nie gratis versekering nie.

Stap 4: Gebruik rotorsegmentasie en magneetgeometrie om die las op temperatuur te 'verlig'.  Magneetkeuse is nie 'n geïsoleerde wesenlike besluit nie. Die werwelstroomverlies van aksiale vloed-rotormagnete hou direk verband met die wervelstroombaanlengte en -oppervlakte op die magneetoppervlak, en permanente-magneetsegmentering is 'n effektiewe manier om wervelstroomverlies te verminder en temperatuurstyging te onderdruk. Wanneer die graad reeds bepaal is en die temperatuurmarge styf is, is die vermindering van die magneet se eie hitte-opwekking deur segmentasie-optimalisering soms meer ekonomies as om bloot die graad-agtervoegsel met een vlak te verhoog, en dit is ook meer bevorderlik vir die behoud van wringkragdigtheid.

'n Praktiese oordeelslyn

As hierdie artikel in een sin saamgepers moet word om in 'n ontwerpoorsig te bring, is dit:  die graad van 'n aksiale-vloed-rotormagneet moet nie 'geselekteer' wees nie; dit moet 'bereken' word—gebruik eers die verkoelings- en kortsluitingstoestande om te bereken watter temperatuur die magneet sal bereik, gebruik dan daardie temperatuur om die kniepunt op te soek, en sit uiteindelik op die agtervoegsel.

Vir NdFeB is  120°C  die waarnemingspunt waar omkeerbare verval beduidend begin word, en rondom  150°C  is die streek waar onomkeerbare demagnetiseringsrisiko die vlak betree wat ernstig geverifieer moet word. Hierdie twee getalle is nie die 'maksimum bedryfstemperatuur' in die graadtabel nie; eerder herinner hulle ontwerpers dat in die toebroodjiestruktuur van aksiale vloed, die temperatuurmarge vinniger verdwyn as in radiale masjiene. Die behandeling van temperatuur as die onderwerp van seleksie eerder as die objek van die graad is wat keer dat demagnetisering van 'n wesenlike probleem in 'n sistemiese betroubaarheidsgaping verander.