Anillo de radiación NdFeB: una nueva generación de tecnología central que lidera la transformación del diseño de circuitos magnéticos
En el taller de fabricación de servomotores de alta gama, los ingenieros ajustan cuidadosamente los ángulos de empalme de las placas magnéticas, intentando eliminar las distorsiones débiles del campo magnético, un problema que ha afectado a la industria durante décadas. Hoy en día, este desafío se está resolviendo silenciosamente mediante un anillo sin costuras.
Los anillos magnéticos orientados radialmente de NdFeB sinterizado están reemplazando gradualmente las soluciones tradicionales de empalme de baldosas magnéticas segmentadas. Este anillo magnético integrado supera los inconvenientes del empalme tradicional de bloques en forma de teja, como la pérdida magnética y el difícil montaje.
A diferencia de los anillos magnéticos empalmados tradicionales, que requieren una estructura de marco de material magnético suave para fijar las placas magnéticas, los anillos magnéticos de radiación son un tipo de imán permanente en forma de anillo especialmente orientado con una distribución más uniforme del campo magnético, lo que mejora efectivamente el grado sinusoidal del campo magnético del entrehierro del motor.
01 Antecedentes de Actualización Tecnológica
Los motores tradicionales sin escobillas de imán permanente utilizan principalmente empalme de baldosas magnéticas para formar un circuito magnético en forma de anillo, pero este diseño tiene defectos obvios. La solución de empalme de losetas magnéticas requiere una estructura de marco de material magnético suave para fijar las losetas, lo que genera una pérdida significativa de flujo magnético y afecta en gran medida el factor de potencia y la eficiencia del motor.
Más importante aún, los anillos magnéticos empalmados adolecen de requisitos de alta precisión de procesamiento, ensamblaje difícil, poca suavidad de las transiciones de los polos magnéticos y ruido severo del motor. Con el rápido desarrollo de la inteligencia artificial y las tecnologías de automatización, la demanda del mercado de motores miniaturizados, livianos y eficientes continúa expandiéndose, lo que hace que la tecnología tradicional de empalme de baldosas magnéticas sea cada vez más inadecuada para cumplir con los requisitos técnicos actuales.
Esta difícil situación tecnológica ha estimulado la investigación y aplicación de una nueva generación de soluciones de imanes permanentes: los anillos magnéticos de radiación NdFeB. En comparación con las placas magnéticas tradicionales, los anillos de radiación se han convertido en el componente material clave preferido para fabricar sensores y motores de imanes permanentes pequeños y de alto rendimiento.
02 Comparación de tecnologías centrales: anillo de radiación frente a placas magnéticas segmentadas
Los anillos de radiación y las tradicionales placas magnéticas segmentadas difieren significativamente en múltiples dimensiones. En términos de integridad estructural , los anillos magnéticos de radiación se forman integralmente, mientras que las placas magnéticas segmentadas se ensamblan a partir de múltiples bloques magnéticos independientes.
En términos de uniformidad del campo magnético , los anillos magnéticos de radiación tienen una distribución continua del campo magnético con una forma de onda sinusoidal y pequeñas zonas de transición entre los polos magnéticos, mientras que las placas magnéticas segmentadas exhiben distorsiones obvias del campo magnético y áreas de debilidad local.
La complejidad del ensamblaje también es una consideración importante. El proceso de ensamblaje de los anillos de radiación se simplifica, eliminando más de diez pasos, como el corte, el posicionamiento y la unión de los mosaicos magnéticos. Por el contrario, las losetas magnéticas segmentadas requieren procesos de ensamblaje complejos y múltiples pasos de procesamiento.
Desde la perspectiva de la resistencia estructural , los anillos de radiación se sinterizan en su conjunto, lo que elimina las debilidades de las conexiones físicas debidas al empalme o la unión, y exhiben una excelente resistencia al impacto y a la vibración. En comparación, las placas magnéticas segmentadas tienen debilidades en la conexión física.
En términos de rentabilidad , aunque los anillos de radiación tienen costos de fabricación iniciales más altos, ofrecen ventajas significativas en los costos del ciclo de vida. Las losetas magnéticas segmentadas, por otro lado, sufren desventajas de costos a largo plazo debido a procesos complejos y limitaciones de rendimiento.
Además, en términos de rendimiento del motor , los anillos de radiación mejoran significativamente el grado sinusoidal del campo magnético del entrehierro del motor, reduciendo el ruido y la vibración operativos. Sin embargo, las placas magnéticas segmentadas provocan un funcionamiento inestable del motor y un mayor ruido debido a las distorsiones del campo magnético y los espacios entre las placas.
03 Clasificación Técnica y Procesos de Fabricación
Los anillos magnéticos de radiación NdFeB se pueden clasificar en varios tipos según los métodos de fabricación: anillos magnéticos de radiación NdFeB unidos, anillos magnéticos de radiación NdFeB extruidos en caliente y anillos magnéticos de radiación NdFeB sinterizados por pulvimetalurgia.
El proceso de unión es relativamente maduro y económico, por lo que los anillos de radiación de NdFeB unidos representan la mayor parte de la producción. Sin embargo, los anillos magnéticos unidos tienen menor densidad y rendimiento, lo que limita su desarrollo en escenarios de aplicaciones de alto nivel.
Por el contrario, los anillos magnéticos de radiación NdFeB sinterizados y prensados/deformados en caliente de alto rendimiento ofrecen un mayor rendimiento magnético pero enfrentan mayores desafíos técnicos. Debido a las diferencias significativas en las relaciones de contracción y los coeficientes de expansión térmica entre las direcciones del eje de magnetización fácil y del eje de magnetización dura de los granos de NdFeB, estos anillos magnéticos son propensos a la fragmentación durante la preparación, la magnetización y el ensamblaje, lo que resulta en tasas bajas de productos terminados y precios generalmente más altos.
04 Aplicaciones multidominio
Los anillos magnéticos de radiación NdFeB han demostrado amplias perspectivas de aplicación en múltiples campos de alta gama. En el campo de la automatización industrial , los anillos de radiación son particularmente adecuados para motores de control de alta velocidad y precisión, como servomotores y robots industriales.
Los anillos magnéticos multipolares de radiación desarrollados en el país han pasado pruebas piloto y se aplican con éxito a proyectos de servomotores de empresas transformadoras, rompiendo la dependencia a largo plazo de los servomotores importados en China. Según las pruebas, los motores que utilizan estos anillos magnéticos muestran al menos un aumento de potencia del 10% en comparación con las soluciones tradicionales de placas magnéticas.
En el ámbito de la tecnología de sensores , los anillos magnéticos de NdFeB también desempeñan un papel importante. Investigadores de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei de la Academia de Ciencias de China han desarrollado un sensor de espectroscopia de rotación de Faraday basado en una matriz de anillos magnéticos permanentes de NdFeB para detectar gases como el óxido nítrico y el dióxido de nitrógeno.
Este sensor utiliza 14 anillos magnéticos permanentes de NdFeB idénticos dispuestos en forma no equidistante para generar un campo magnético estático estable, con una intensidad de campo magnético promedio que alcanza los 346 Gauss. En comparación con las soluciones tradicionales de bobinas electromagnéticas, esto reduce significativamente el consumo de energía.
En los campos automotriz y de equipos de alta gama , con el avance de la automatización de equipos, la precisión y las tecnologías de diseño y fabricación de motores de imanes permanentes, los servomotores de imanes permanentes de alto rendimiento que utilizan anillos magnéticos de radiación multipolar de NdFeB sinterizado tienen amplias perspectivas de aplicación en automóviles, máquinas herramienta CNC, electrodomésticos, computadoras, robots y otros campos.
05 Retos Tecnológicos y Tendencias Futuras
La tecnología de anillos de radiación NdFeB enfrenta múltiples desafíos, siendo el más destacado la compleja tecnología de preparación . Los materiales NdFeB son propensos a la fragmentación durante la preparación, la magnetización y el ensamblaje, lo que resulta en tasas bajas de productos terminados y precios generalmente más altos.
Las limitaciones de tamaño también son un problema importante. Los anillos de radiación prensados en caliente son en su mayoría anillos magnéticos de paredes delgadas, con diámetros generalmente inferiores a 30 mm y espesores de pared inferiores a 3 mm. Aunque los anillos de radiación sinterizados se pueden fabricar con diámetros exteriores superiores a 200 mm, en el mercado se limitan principalmente a anillos magnéticos de pequeño diámetro con diámetros exteriores inferiores a 100 mm debido a restricciones de costos y tarifas calificadas.
Sin embargo, China se está poniendo al día en este campo. La investigación de cierto equipo sobre 'Un componente de anillo magnético permanente y su método de preparación' ha obtenido la autorización de patente de invención nacional.
A medida que se continúa optimizando y mejorando el proceso de anillos magnéticos de radiación de NdFeB sinterizados, particularmente con un mayor desarrollo y optimización del diseño del campo magnético de orientación y los métodos de orientación, se espera que esta tecnología logre mayores avances en los próximos años.
Los productos de anillo de radiación SDM se han utilizado ampliamente en motores de imanes permanentes de alto rendimiento, sensores de precisión y otros campos con altos requisitos de estabilidad del campo magnético.
