NdFeB kiirgusrõngas: põhitehnoloogia uus põlvkond, mis juhib magnetahela disaini ümberkujundamist
Kõrgekvaliteediliste servomootorite tootmistsehhis reguleerivad insenerid hoolikalt magnetplaatide ühendamise nurki, püüdes kõrvaldada nõrgad magnetvälja moonutused – probleem, mis on tööstust vaevanud aastakümneid. Tänapäeval hakkab seda väljakutset vaikselt lahendama õmblusteta rõngas.
Paagutatud NdFeB radiaalselt orienteeritud magnetrõngad asendavad järk-järgult traditsioonilisi segmenteeritud magnetplaatide ühendamise lahendusi. See integreeritud magnetrõngas ületab traditsioonilise plaadikujulise plokkide splaissimise puudused, nagu magnetkadu ja keeruline kokkupanek.
Erinevalt traditsioonilistest splaissitud magnetrõngastest, mis nõuavad magnetplaatide kinnitamiseks pehme magnetmaterjali raami struktuuri, on kiirgusmagnetrõngad spetsiaalselt orienteeritud rõngakujulised püsimagnetid, millel on ühtlasem magnetvälja jaotus, mis parandab tõhusalt mootori õhupilu magnetvälja sinusoidaalset astet.
01 Tehnoloogilise uuendamise taust
Traditsioonilised püsimagnetiga harjadeta mootorid kasutavad rõngakujulise magnetahela moodustamiseks enamasti magnetplaatide ühendamist, kuid sellel konstruktsioonil on ilmseid vigu. Magnetplaatide ühendamise lahendus nõuab plaatide kinnitamiseks pehmest magnetmaterjalist raami struktuuri, mis põhjustab märkimisväärset magnetvoo kadu ja mõjutab oluliselt mootori võimsustegurit ja efektiivsust.
Veelgi olulisem on see, et splaissitud magnetrõngad kannatavad kõrgete töötlemistäpsuse nõuete, keerulise kokkupanemise, magnetpooluste ülemineku halva sujuvuse ja tugeva mootorimüra tõttu. Tehisintellekti ja automaatikatehnoloogiate kiire arenguga kasvab turu nõudlus miniatuursete, kergete ja tõhusate mootorite järele, muutes traditsioonilise magnetplaatide ühendamise tehnoloogia praeguste tehniliste nõuete täitmiseks üha ebapiisavaks.
See tehnoloogiline keeruline olukord on ajendanud uurima ja rakendama uue põlvkonna püsimagnetlahendusi – NdFeB kiirgusega magnetrõngaid. Võrreldes traditsiooniliste magnetplaatidega on kiirgusrõngad kujunenud eelistatud võtmematerjaliks väikeste, suure jõudlusega püsimagnetmootorite ja andurite valmistamisel.
02 Põhitehnoloogia võrdlus: kiirgusrõngas vs segmenteeritud magnetplaadid
Kiirgusrõngad ja traditsioonilised segmenteeritud magnetplaadid erinevad mitme mõõtme lõikes oluliselt. seisukohalt Konstruktsiooni terviklikkuse on kiirgusmagnetrõngad terviklikult moodustatud, samas kui segmenteeritud magnetplaadid on kokku pandud mitmest sõltumatust magnetplokist.
osas Magnetvälja ühtluse on kiirgusmagnetrõngastel pidev magnetvälja jaotus siinusekujulise lainekuju ja väikeste üleminekutsoonidega magnetpooluste vahel, samas kui segmenteeritud magnetplaatidel on ilmsed magnetvälja moonutused ja kohalikud nõrkused.
Oluline on ka kokkupaneku keerukus. Kiirgusrõngaste montaažiprotsess on lihtsustatud, välistades enam kui kümme sammu, nagu magnetplaatide lõikamine, positsioneerimine ja liimimine. Seevastu segmenteeritud magnetplaadid nõuavad keerulisi monteerimisprotsesse ja mitut töötlemisetappi.
seisukohast Konstruktsiooni tugevuse paagutatakse kiirgusrõngad tervikuna, välistades splaissimise või liimimise füüsilise ühenduse nõrkused ning neil on suurepärane löögi- ja vibratsioonikindlus. Võrdluseks, segmenteeritud magnetplaatidel on füüsilised ühenduse nõrkused.
seisukohalt Kulutasuvuse , kuigi kiirgusrõngaste esialgsed tootmiskulud on kõrgemad, pakuvad need elutsükli kulude osas olulisi eeliseid. Segmenteeritud magnetplaadid seevastu kannatavad keerukate protsesside ja jõudluspiirangute tõttu pikaajaliste kulupuuduste all.
Lisaks parandavad kiirgusrõngad osas mootori jõudluse märkimisväärselt mootori õhupilu magnetvälja sinusoidaalset taset, vähendades töömüra ja vibratsiooni. Segmenteeritud magnetplaadid põhjustavad aga mootori ebastabiilset tööd ja suuremat müra magnetvälja moonutuste ja plaatide vahede tõttu.
03 Tehniline klassifikatsioon ja tootmisprotsessid
NdFeB kiirgusega magnetrõngaid saab tootmismeetodite alusel liigitada mitut tüüpi: ühendatud NdFeB kiirgusega magnetrõngad, kuumekstrudeeritud NdFeB kiirgusega magnetrõngad ja pulbermetallurgiaga paagutatud NdFeB kiirgusega magnetrõngad.
Sidumisprotsess on suhteliselt küps ja odav, seega moodustavad ühendatud NdFeB kiirgusrõngad suurima osa tootmisest. Ühendatud magnetrõngastel on aga väiksem tihedus ja jõudlus, mis piirab nende arengut tipptasemel rakenduste stsenaariumides.
Seevastu suure jõudlusega paagutatud ja kuumpressitud/kuumdeformeeritud NdFeB kiirgusega magnetrõngad pakuvad suuremat magnetjõudlust, kuid seisavad silmitsi suuremate tehniliste väljakutsetega. NdFeB terade kerge magnetiseerimise telje ja kõva magnetiseerimise telje suundade kokkutõmbumissuhete ja soojuspaisumise koefitsientide oluliste erinevuste tõttu on need magnetrõngad ettevalmistamise, magnetiseerimise ja kokkupanemise ajal altid killustumisele, mille tulemuseks on madalad valmistoote hinnad ja üldiselt kõrgemad hinnad.
04 Mitme domeeni rakendused
NdFeB kiirguse magnetrõngad on näidanud laialdasi kasutusvõimalusi mitmes tipptasemel väljas. Tööstusautomaatika valdkonnas sobivad kiirgusrõngad eriti kiirete ja ülitäpsete juhtmootorite jaoks, nagu servomootorid ja tööstusrobotid.
Siseriiklikult väljatöötatud kiirgusega mitmepooluselised magnetrõngad on läbinud pilootkatsed ja neid kasutatakse edukalt järgnevates ettevõtetes servomootoriprojektides, mis kaotab pikaajalise sõltuvuse Hiina imporditud servomootoritest. Testide kohaselt näitavad selliseid magnetrõngaid kasutavad mootorid vähemalt 10% võimsuse kasvu võrreldes traditsiooniliste magnetplaatide lahendustega.
Andurite tehnoloogia valdkonnas mängivad olulist rolli ka NdFeB magnetrõngad. Hiina Teaduste Akadeemia Hefei Füüsikaliste Teaduste Instituutide teadlased on välja töötanud Faraday pöörlemisspektroskoopia anduri, mis põhineb NdFeB püsimagneti ringmassiivil, et tuvastada selliseid gaase nagu lämmastikoksiid ja lämmastikdioksiid.
See andur kasutab stabiilse staatilise magnetvälja genereerimiseks 14 identset NdFeB püsimagnetrõngast, mis on paigutatud mitte võrdsel kaugusel, mille keskmine magnetvälja tugevus ulatub 346 Gaussi. Võrreldes traditsiooniliste elektromagnetmähise lahendustega vähendab see oluliselt energiatarbimist.
Autotööstuses ja tipptasemel seadmete valdkonnas on seadmete automatiseerimise, täppis- ja püsimagnetmootorite projekteerimis- ja tootmistehnoloogiate edenedes suure jõudlusega püsimagnetitega servomootoritel, mis kasutavad paagutatud NdFeB mitmepooluselisi kiirgusmagnetrõngaid, laialdased kasutusvõimalused autodes, CNC-tööpinkides, kodumasinates, arvutites, robotites ja muudes väliseadmetes.
05 Tehnoloogilised väljakutsed ja tulevikusuundumused
NdFeB kiirgusrõnga tehnoloogia seisab silmitsi mitmete väljakutsetega, millest silmapaistvaim on keeruline ettevalmistustehnoloogia . NdFeB materjalid võivad ettevalmistamise, magnetiseerimise ja kokkupanemise ajal killuneda, mille tulemuseks on madalad valmistoote hinnad ja üldiselt kõrgemad hinnad.
Suuruse piirangud on samuti oluline probleem. Kuumpressitud kiirgusrõngad on enamasti õhukese seinaga magnetrõngad, mille läbimõõt on enamasti alla 30 mm ja seinapaksus alla 3 mm. Kuigi paagutatud kiirgusrõngaid saab toota üle 200 mm välisläbimõõduga, piirduvad need kvalifitseeritud hinna- ja kulupiirangute tõttu turul enamasti väikese läbimõõduga magnetrõngastega, mille välisläbimõõt on alla 100 mm.
Hiina on aga selles vallas järele jõudmas. Teatud meeskonna uurimus 'püsimagnetrõnga komponendi ja selle valmistamismeetodi' kohta on saanud riikliku leiutise patendi loa.
Kuna paagutatud NdFeB kiirgusega magnetrõngaste protsessi optimeeritakse ja täiustatakse, eriti seoses orientatsiooni magnetvälja disaini ja orientatsiooni meetodite edasiarendamise ja optimeerimisega, eeldatakse, et see tehnoloogia saavutab järgmistel aastatel suuremaid läbimurdeid.
SDM kiirgusrõnga tooteid on laialdaselt kasutatud suure jõudlusega püsimagnetmootorites, täppisandurites ja muudes väljades, kus on kõrged nõuded magnetvälja stabiilsusele.
