Radiační prstenec NdFeB: Nová generace technologie jádra vedoucí k transformaci designu magnetických obvodů
Ve výrobní dílně špičkových servomotorů inženýři pečlivě upravují úhly spojování magnetických dlaždic a pokoušejí se eliminovat slabé zkreslení magnetického pole – problém, který sužuje průmysl po celá desetiletí. Dnes tuto výzvu v tichosti řeší bezproblémový prsten.
Sintrované radiálně orientované magnetické kroužky NdFeB postupně nahrazují tradiční řešení spojování segmentovaných magnetových dlaždic. Tento integrovaný magnetický kroužek překonává nevýhody tradičního spojování bloků ve tvaru dlaždic, jako jsou magnetické ztráty a obtížná montáž.
Na rozdíl od tradičních spojených magnetických kroužků, které vyžadují rámovou strukturu z měkkého magnetického materiálu k upevnění magnetových dlaždic, radiační magnetické kroužky jsou typem speciálně orientovaného prstencového permanentního magnetu s rovnoměrnějším rozložením magnetického pole, který účinně zlepšuje sinusový stupeň magnetického pole vzduchové mezery motoru.
01 Pozadí technologického upgradu
Tradiční bezkomutátorové motory s permanentními magnety většinou používají spojování magnetových dlaždic k vytvoření prstencového magnetického obvodu, ale tento design má zjevné nedostatky. Řešení spojování magnetových dlaždic vyžaduje rámovou strukturu z měkkého magnetického materiálu k upevnění dlaždic, což vede k významné ztrátě magnetického toku a výrazně ovlivňuje účiník a účinnost motoru.
Ještě důležitější je, že spojené magnetické kroužky trpí vysokými požadavky na přesnost zpracování, obtížnou montáží, špatnou plynulostí přechodů magnetických pólů a silným hlukem motoru. S rychlým rozvojem technologií umělé inteligence a automatizace poptávka na trhu po miniaturizovaných, lehkých a účinných motorech neustále roste, takže tradiční technologie spojování magnetových dlaždic stále více nestačí ke splnění současných technických požadavků.
Tato technologicky obtížná situace podnítila výzkum a aplikaci nové generace řešení s permanentními magnety – NdFeB radiační magnetické prstence. Ve srovnání s tradičními magnetovými dlaždicemi se radiační kroužky ukázaly jako preferovaný klíčový materiálový komponent pro výrobu malých, vysoce výkonných motorů a senzorů s permanentními magnety.
02 Porovnání základní technologie: Radiační prstenec vs. segmentované magnetické dlaždice
Radiační prstence a tradiční segmentové magnetické dlaždice se výrazně liší v různých rozměrech. Pokud jde o strukturální integritu , radiační magnetické prstence jsou integrálně vytvořeny, zatímco segmentované magnetické dlaždice jsou sestaveny z více nezávislých magnetických bloků.
Pokud jde o stejnoměrnost magnetického pole , radiační magnetické prstence mají kontinuální distribuci magnetického pole se sinusovým průběhem a malými přechodovými zónami mezi magnetickými póly, zatímco segmentované magnetické dlaždice vykazují zjevné zkreslení magnetického pole a místní slabé oblasti.
složitost montáže . Důležitým hlediskem je také Proces montáže radiačních prstenců je zjednodušen a eliminuje více než deset kroků, jako je řezání magnetových dlaždic, umístění a lepení. Naproti tomu segmentované magnetické dlaždice vyžadují složité montážní procesy a více kroků zpracování.
Z hlediska strukturální pevnosti jsou radiační kroužky sintrované jako celek, čímž se eliminují fyzické slabiny spojení způsobené spojováním nebo spojováním, a vykazují vynikající odolnost proti nárazu a vibracím. Naproti tomu segmentované magnetické dlaždice mají fyzické nedostatky spojení.
Pokud jde o nákladovou efektivitu , ačkoli radiační prstence mají vyšší počáteční výrobní náklady, nabízejí významné výhody v nákladech životního cyklu. Segmentované magnetické dlaždice na druhé straně trpí dlouhodobými nevýhodami z hlediska nákladů v důsledku složitých procesů a omezení výkonu.
Kromě toho, pokud jde o výkon motoru , vyzařovací kroužky výrazně zlepšují sinusový stupeň magnetického pole vzduchové mezery motoru a snižují provozní hluk a vibrace. Segmentované magnetické dlaždice však způsobují nestabilní chod motoru a vyšší hluk v důsledku zkreslení magnetického pole a mezer mezi dlaždicemi.
03 Technická klasifikace a výrobní procesy
Magnetické kroužky záření NdFeB lze kategorizovat do několika typů na základě výrobních metod: magnetické kroužky vázané zářením NdFeB, magnetické kroužky záření NdFeB extrudované za tepla a magnetické kroužky sintrované zářením NdFeB práškovou metalurgií.
Proces spojování je relativně vyzrálý a levný, takže spojované radiační prstence NdFeB představují největší podíl na výrobě. Lepené magnetické kroužky však mají nižší hustotu a výkon, což omezuje jejich vývoj ve scénářích špičkových aplikací.
Naproti tomu vysoce výkonné slinuté a za tepla lisované/za tepla deformované magnetické prstence NdFeB zářením nabízejí vyšší magnetický výkon, ale čelí větším technickým výzvám. Vzhledem k významným rozdílům v poměrech smrštění a koeficientech tepelné roztažnosti mezi směry osy snadné magnetizace a osy tvrdé magnetizace zrn NdFeB jsou tyto magnetické kroužky náchylné k fragmentaci během přípravy, magnetizace a montáže, což má za následek nízké ceny hotových výrobků a obecně vyšší ceny.
04 Vícedoménové aplikace
NdFeB radiační magnetické prstence prokázaly široké vyhlídky použití v mnoha špičkových polích. V oblasti průmyslové automatizace jsou radiační kroužky zvláště vhodné pro vysokorychlostní a vysoce přesné řídicí motory, jako jsou servomotory a průmyslové roboty.
Vnitrostátně vyvinuté radiační vícepólové magnetické kroužky prošly pilotními testy a jsou úspěšně aplikovány na projekty servomotorů navazujících podniků, čímž se prolomila dlouhodobá závislost na dovážených servomotorech v Číně. Podle testů motory využívající takové magnetické kroužky vykazují alespoň 10% nárůst výkonu ve srovnání s tradičními řešeními magnetických dlaždic.
V oblasti senzorové technologie hrají důležitou roli také magnetické kroužky NdFeB. Výzkumníci z Hefei Institutes of Physical Science, Čínská akademie věd, vyvinuli Faradayův rotační spektroskopický senzor založený na kruhovém poli s permanentními magnety NdFeB pro detekci plynů, jako je oxid dusnatý a oxid dusičitý.
Tento senzor používá 14 identických NdFeB prstenců permanentního magnetu uspořádaných v neekvidistantní formě pro generování stabilního statického magnetického pole s průměrnou intenzitou magnetického pole dosahující 346 Gauss. Ve srovnání s tradičními řešeními elektromagnetických cívek to výrazně snižuje spotřebu energie.
V oblasti automobilového průmyslu a špičkových zařízení , s pokrokem v oblasti automatizace zařízení, přesnosti a designu a výrobních technologií motorů s permanentními magnety, mají vysoce výkonné servomotory s permanentními magnety využívající slinuté vícepólové radiační magnetické kroužky NdFeB široké uplatnění v automobilech, CNC obráběcích strojích, domácích spotřebičích, počítačích, robotech a dalších oborech.
05 Technologické výzvy a budoucí trendy
Technologie radiačního prstence NdFeB čelí mnoha výzvám, z nichž nejvýznamnější je komplexní technologie přípravy . Materiály NdFeB jsou náchylné k fragmentaci během přípravy, magnetizace a montáže, což má za následek nízké ceny hotových výrobků a obecně vyšší ceny.
omezení velikosti . Velkým problémem je také Radiační prstence lisované za tepla jsou většinou tenkostěnné magnetické prstence s průměrem většinou pod 30 mm a tloušťkou stěny pod 3 mm. Ačkoli lze slinuté radiační prstence vyrábět s vnějšími průměry přesahujícími 200 mm, na trhu jsou většinou omezeny na magnetické prstence s malým průměrem s vnějším průměrem pod 100 mm kvůli omezením kvalifikované rychlosti a nákladů.
Čína však v tomto oboru dohání. Výzkum jistého týmu týkající se 'Součásti prstence s permanentním magnetem a způsobu jeho přípravy' získal národní patentovou autorizaci na vynález.
Vzhledem k tomu, že se proces sintrovaných magnetických prstenců zářením NdFeB neustále optimalizuje a zdokonaluje, zejména s dalším vývojem a optimalizací návrhu orientačního magnetického pole a metod orientace, očekává se, že tato technologie v nadcházejících letech dosáhne většího průlomu.
Produkty radiačních prstenců SDM byly široce používány ve vysoce výkonných motorech s permanentními magnety, přesných senzorech a dalších polích s vysokými požadavky na stabilitu magnetického pole.
