آفاق تطبيق تقنية حلقة الإشعاع NdFeB

حلقة إشعاع ندفيب: جيل جديد من التكنولوجيا الأساسية يقود تحول تصميم الدوائر المغناطيسية

في ورشة تصنيع المحركات المؤازرة المتطورة، يقوم المهندسون بضبط زوايا الربط للبلاطات المغناطيسية بعناية، في محاولة للقضاء على تشوهات المجال المغناطيسي الضعيفة - وهي المشكلة التي ابتليت بها الصناعة لعقود من الزمن. واليوم، يتم حل هذا التحدي بهدوء من خلال حلقة سلسة.

تحل الحلقات المغناطيسية ذات التوجه الشعاعي NdFeB الملبدة محل حلول ربط البلاط المغناطيسي المجزأة تدريجيًا. تتغلب هذه الحلقة المغناطيسية المدمجة على عيوب الربط التقليدي على شكل بلاط، مثل فقدان المغناطيسية وصعوبة التجميع.

على عكس الحلقات المغناطيسية التقليدية المقسمة، والتي تتطلب هيكل إطار من مادة مغناطيسية ناعمة لإصلاح بلاط المغناطيس، فإن الحلقات المغناطيسية الإشعاعية هي نوع من المغناطيس الدائم على شكل حلقة موجه خصيصًا مع توزيع مجال مغناطيسي أكثر انتظامًا، مما يحسن بشكل فعال الدرجة الجيبية للفجوة الهوائية الحركية المجال المغناطيسي.

01 خلفية التحديث التكنولوجي

تستخدم المحركات التقليدية بدون فرش ذات المغناطيس الدائم في الغالب ربط البلاط المغناطيسي لتشكيل دائرة مغناطيسية على شكل حلقة، ولكن هذا التصميم به عيوب واضحة. يتطلب حل ربط البلاط المغناطيسي هيكل إطار من مادة مغناطيسية ناعمة لإصلاح البلاط، مما يؤدي إلى فقدان كبير للتدفق المغناطيسي ويؤثر بشكل كبير على عامل قوة المحرك وكفاءته.

والأهم من ذلك، أن الحلقات المغناطيسية المقسمة تعاني من متطلبات دقة معالجة عالية، وصعوبة التجميع، وضعف سلاسة انتقالات القطب المغناطيسي، والضوضاء الشديدة للمحرك. مع التطور السريع للذكاء الاصطناعي وتقنيات الأتمتة، يستمر الطلب في السوق على المحركات المصغرة وخفيفة الوزن والفعالة في التوسع، مما يجعل تكنولوجيا ربط البلاط المغناطيسي التقليدية غير كافية على نحو متزايد لتلبية المتطلبات الفنية الحالية.

وقد حفز هذا الوضع التكنولوجي الصعب على البحث وتطبيق جيل جديد من حلول المغناطيس الدائم - الحلقات المغناطيسية الإشعاعية NdFeB. بالمقارنة مع البلاط المغناطيسي التقليدي، برزت حلقات الإشعاع باعتبارها مكون المادة الرئيسي المفضل لتصنيع محركات وأجهزة استشعار مغناطيسية دائمة صغيرة وعالية الأداء.

02 مقارنة التكنولوجيا الأساسية: حلقة الإشعاع مقابل البلاط المغناطيسي المجزأ

تختلف حلقات الإشعاع والبلاط المغناطيسي المجزأ التقليدي بشكل كبير عبر أبعاد متعددة. من حيث السلامة الهيكلية ، يتم تشكيل الحلقات المغناطيسية الإشعاعية بشكل متكامل، في حين يتم تجميع البلاط المغناطيسي المجزأ من كتل مغناطيسية مستقلة متعددة.

من حيث توحيد المجال المغناطيسي ، فإن الحلقات المغناطيسية الإشعاعية لها توزيع مستمر للمجال المغناطيسي مع شكل موجة جيبية ومناطق انتقالية صغيرة بين الأقطاب المغناطيسية، في حين تظهر البلاطات المغناطيسية المجزأة تشوهات واضحة في المجال المغناطيسي ومناطق ضعف محلية.

يعد تعقيد التجميع أيضًا أحد الاعتبارات المهمة. تم تبسيط عملية تجميع حلقات الإشعاع، مما أدى إلى التخلص من أكثر من عشر خطوات مثل قطع البلاط المغناطيسي، وتحديد موضعه، وربطه. في المقابل، تتطلب البلاطات المغناطيسية المجزأة عمليات تجميع معقدة وخطوات معالجة متعددة.

من منظور القوة الهيكلية ، يتم تلبيد حلقات الإشعاع ككل، مما يزيل نقاط الضعف في التوصيل المادي من الربط أو الترابط، كما أنها تظهر مقاومة ممتازة للصدمات ومقاومة للاهتزاز. بالمقارنة، فإن البلاطات المغناطيسية المجزأة بها نقاط ضعف في الاتصال المادي.

من حيث فعالية التكلفة ، على الرغم من أن حلقات الإشعاع لها تكاليف تصنيع أولية أعلى، إلا أنها توفر مزايا كبيرة في تكاليف دورة الحياة. من ناحية أخرى، تعاني البلاطات المغناطيسية المقسمة من عيوب التكلفة على المدى الطويل بسبب العمليات المعقدة وقيود الأداء.

بالإضافة إلى ذلك، فيما يتعلق بأداء المحرك ، تعمل حلقات الإشعاع على تحسين الدرجة الجيبية للمجال المغناطيسي لفجوة هواء المحرك بشكل كبير، مما يقلل من الضوضاء والاهتزاز أثناء التشغيل. ومع ذلك، تسبب البلاطات المغناطيسية المجزأة تشغيلًا غير مستقر للمحرك وضوضاء أعلى بسبب تشوهات المجال المغناطيسي والفجوات بين البلاطات.

03 التصنيف الفني وعمليات التصنيع

يمكن تصنيف الحلقات المغناطيسية لإشعاع ندفيب إلى عدة أنواع بناءً على طرق التصنيع: الحلقات المغناطيسية لإشعاع ندفيب المستعبدة، والحلقات المغناطيسية لإشعاع ندفيب المبثوقة على الساخن، والحلقات المغناطيسية لإشعاع ندفيب المساحيق الملبدة.

تعتبر عملية الربط ناضجة نسبيًا وغير مكلفة، لذا تمثل حلقات إشعاع NdFeB المرتبطة أكبر حصة من الإنتاج. ومع ذلك، فإن الحلقات المغناطيسية المترابطة لها كثافة وأداء أقل، مما يحد من تطورها في سيناريوهات التطبيقات المتطورة.

في المقابل، توفر الحلقات المغناطيسية الإشعاعية NdFeB الملبدة عالية الأداء والمضغوطة على الساخن/المشوهة الساخنة أداءً مغناطيسيًا أعلى ولكنها تواجه تحديات تقنية أكبر. نظرًا للاختلافات الكبيرة في نسب الانكماش ومعاملات التمدد الحراري بين محور المغنطة السهلة واتجاهات محور المغنطة الصلبة لحبوب NdFeB، فإن هذه الحلقات المغناطيسية تكون عرضة للتجزئة أثناء التحضير والمغنطة والتجميع، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات المنتج النهائي وارتفاع الأسعار بشكل عام.

04 تطبيقات متعددة المجالات

أظهرت الحلقات المغناطيسية للإشعاع NdFeB آفاقًا واسعة للتطبيق في العديد من المجالات المتطورة. في مجال الأتمتة الصناعية ، تعتبر حلقات الإشعاع مناسبة بشكل خاص لمحركات التحكم عالية السرعة والدقة، مثل المحركات المؤازرة والروبوتات الصناعية.

لقد اجتازت الحلقات المغناطيسية متعددة الأقطاب الإشعاعية المطورة محليًا اختبارات تجريبية وتم تطبيقها بنجاح على مشاريع المحركات المؤازرة الخاصة بالمؤسسات النهائية، مما أدى إلى كسر الاعتماد طويل المدى على المحركات المؤازرة المستوردة في الصين. وفقًا للاختبارات، تظهر المحركات التي تستخدم مثل هذه الحلقات المغناطيسية زيادة في الطاقة بنسبة 10% على الأقل مقارنة بحلول البلاط المغناطيسي التقليدية.

في مجال تكنولوجيا الاستشعار ، تلعب الحلقات المغناطيسية NdFeB أيضًا دورًا مهمًا. قام باحثون من معاهد Hefei للعلوم الفيزيائية، التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم، بتطوير مستشعر التحليل الطيفي لدوران فاراداي استنادًا إلى مجموعة حلقات المغناطيس الدائم NdFeB للكشف عن الغازات مثل أكسيد النيتريك وثاني أكسيد النيتروجين.

يستخدم هذا المستشعر 14 حلقة مغناطيسية دائمة متطابقة من NdFeB مرتبة في شكل غير متساوي البعد لتوليد مجال مغناطيسي ثابت، مع متوسط ​​قوة مجال مغناطيسي يصل إلى 346 غاوس. بالمقارنة مع حلول الملفات الكهرومغناطيسية التقليدية، فإن هذا يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة.

في مجالات السيارات والمعدات المتطورة ، مع تقدم أتمتة المعدات والدقة وتصميم محركات المغناطيس الدائم وتقنيات التصنيع، فإن المحركات المؤازرة ذات المغناطيس الدائم عالية الأداء التي تستخدم حلقات مغناطيسية إشعاعية متعددة الأقطاب NdFeB لها آفاق تطبيق واسعة في السيارات وأدوات الآلات CNC والأجهزة المنزلية وأجهزة الكمبيوتر والروبوتات وغيرها من المجالات.

05 التحديات التكنولوجية والاتجاهات المستقبلية

تواجه تكنولوجيا الحلقة الإشعاعية NdFeB تحديات متعددة، أبرزها تكنولوجيا التحضير المعقدة . تكون مواد NdFeB عرضة للتجزئة أثناء الإعداد والمغنطة والتجميع، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات المنتج النهائي وارتفاع الأسعار بشكل عام.

تعتبر قيود الحجم أيضًا مشكلة مهمة. حلقات الإشعاع المضغوطة بالحرارة هي في الغالب حلقات مغناطيسية رقيقة الجدران، بأقطار أقل من 30 مم وسمك الجدار أقل من 3 مم. على الرغم من أنه يمكن تصنيع حلقات الإشعاع الملبدة بأقطار خارجية تتجاوز 200 مم، إلا أنها تقتصر في الغالب على حلقات مغناطيسية صغيرة القطر بأقطار خارجية أقل من 100 مم في السوق بسبب قيود السعر والتكلفة المؤهلة.

ومع ذلك، فإن الصين تلحق بالركب في هذا المجال. حصل بحث فريق معين حول 'مكون حلقة المغناطيس الدائم وطريقة تحضيره' على ترخيص براءة اختراع وطني.

مع استمرار تحسين وتحسين عملية الحلقات المغناطيسية للإشعاع NdFeB الملبدة، لا سيما مع التطوير الإضافي وتحسين تصميم المجال المغناطيسي الموجه وطرق التوجيه، من المتوقع أن تحقق هذه التكنولوجيا اختراقات أكبر في السنوات القادمة.

لقد تم استخدام منتجات حلقات الإشعاع SDM على نطاق واسع في محركات المغناطيس الدائم عالية الأداء وأجهزة الاستشعار الدقيقة وغيرها من المجالات ذات المتطلبات العالية لاستقرار المجال المغناطيسي.