چشم انداز کاربرد فناوری حلقه تابشی NdFeB

حلقه تابشی NdFeB: نسل جدیدی از فناوری هسته ای که منجر به تغییر شکل طراحی مدار مغناطیسی می شود

در کارگاه تولید سروو موتورهای پیشرفته، مهندسان با دقت زوایای اتصال کاشی‌های آهنربا را تنظیم می‌کنند و تلاش می‌کنند اعوجاج‌های میدان مغناطیسی ضعیف را از بین ببرند - مشکلی که برای دهه‌ها این صنعت را آزار می‌دهد. امروز، این چالش بی سر و صدا توسط یک حلقه بدون درز حل می شود.

حلقه‌های مغناطیسی با جهت شعاعی متخلخل NdFeB به تدریج جایگزین محلول‌های سنتی اتصال کاشی آهنربایی قطعه‌دار می‌شوند. این حلقه مغناطیسی یکپارچه بر معایب اتصال بلوک‌های کاشی‌شکل سنتی، مانند تلفات مغناطیسی و مونتاژ دشوار، غلبه می‌کند.

بر خلاف حلقه‌های مغناطیسی متصل شده سنتی، که برای تثبیت کاشی‌های آهن‌ربایی به ساختار قاب مواد مغناطیسی نرم نیاز دارند، حلقه‌های مغناطیسی تشعشعی نوعی آهنربای دائمی حلقه‌ای شکل هستند که توزیع میدان مغناطیسی یکنواخت‌تری دارند و به طور موثر درجه سینوسی میدان مغناطیسی شکاف هوای موتور را بهبود می‌بخشند.

01 پیشینه ارتقاء فناوری

موتورهای بدون جاروبک آهنربای دائمی سنتی بیشتر از اتصال کاشی آهنربایی برای تشکیل یک مدار مغناطیسی حلقه‌ای استفاده می‌کنند، اما این طراحی دارای نقص‌های آشکاری است. محلول اتصال کاشی آهنربا به یک ساختار قاب مواد مغناطیسی نرم برای تعمیر کاشی ها نیاز دارد که منجر به از دست دادن شار مغناطیسی قابل توجهی می شود و تأثیر زیادی بر ضریب قدرت و کارایی موتور دارد.

مهمتر از آن، حلقه های مغناطیسی متصل شده از الزامات دقت پردازش بالا، مونتاژ دشوار، نرمی ضعیف انتقال قطب مغناطیسی و صدای شدید موتور رنج می برند. با توسعه سریع فناوری‌های هوش مصنوعی و اتوماسیون، تقاضای بازار برای موتورهای کوچک، سبک و کارآمد همچنان در حال گسترش است و فناوری سنتی اتصال کاشی‌های آهنربایی را به طور فزاینده‌ای برای برآوردن نیازهای فنی فعلی ناکافی می‌سازد.

این وضعیت دشوار تکنولوژیکی، تحقیقات و کاربرد نسل جدیدی از محلول‌های آهنربای دائم - حلقه‌های مغناطیسی تشعشع NdFeB را برانگیخته است. در مقایسه با کاشی‌های آهنربایی سنتی، حلقه‌های تشعشعی به‌عنوان جزء مواد کلیدی ترجیحی برای ساخت موتورها و حسگرهای آهنربای دائم کوچک و با کارایی بالا ظاهر شده‌اند.

02 مقایسه فناوری هسته: حلقه تابشی در مقابل کاشی های آهنربایی قطعه بندی شده

حلقه‌های تشعشعی و کاشی‌های آهنربایی تقسیم‌بندی شده سنتی به طور قابل توجهی در ابعاد مختلف متفاوت هستند. از نظر یکپارچگی ساختاری ، حلقه‌های مغناطیسی تشعشع به طور یکپارچه تشکیل می‌شوند، در حالی که کاشی‌های آهنربایی تقسیم‌بندی شده از چندین بلوک مغناطیسی مستقل مونتاژ می‌شوند.

از نظر یکنواختی میدان مغناطیسی ، حلقه‌های مغناطیسی تشعشع دارای توزیع میدان مغناطیسی پیوسته با شکل موج سینوسی و مناطق انتقالی کوچک بین قطب‌های مغناطیسی هستند، در حالی که کاشی‌های آهنربایی تقسیم‌بندی شده اعوجاج میدان مغناطیسی آشکار و مناطق ضعف محلی را نشان می‌دهند.

پیچیدگی مونتاژ نیز یک نکته مهم است. فرآیند مونتاژ حلقه های تشعشعی ساده شده است و بیش از ده مرحله مانند برش کاشی آهنربایی، موقعیت یابی و اتصال را حذف می کند. در مقابل، کاشی های آهنربایی قطعه بندی شده به فرآیندهای مونتاژ پیچیده و مراحل متعدد پردازش نیاز دارند.

از منظر استحکام ساختاری ، حلقه‌های تشعشعی به طور کلی متخلخل می‌شوند و ضعف‌های اتصال فیزیکی ناشی از اتصال یا اتصال را از بین می‌برند و مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر لرزش عالی از خود نشان می‌دهند. در مقایسه، کاشی های آهنربایی تقسیم شده دارای نقاط ضعف اتصال فیزیکی هستند.

از نظر مقرون به صرفه بودن ، اگرچه حلقه های تشعشعی هزینه های تولید اولیه بالاتری دارند، اما مزایای قابل توجهی در هزینه های چرخه عمر دارند. از سوی دیگر، کاشی های آهنربایی قطعه بندی شده، به دلیل فرآیندهای پیچیده و محدودیت های عملکرد، از معایب هزینه طولانی مدت رنج می برند.

علاوه بر این، از نظر عملکرد موتور ، حلقه های تابشی به طور قابل توجهی درجه سینوسی میدان مغناطیسی شکاف هوای موتور را بهبود می بخشد و نویز و لرزش عملیاتی را کاهش می دهد. با این حال، کاشی های آهنربایی قطعه بندی شده، به دلیل اعوجاج میدان مغناطیسی و شکاف بین کاشی ها، باعث عملکرد ناپایدار موتور و نویز بیشتر می شوند.

03 طبقه بندی فنی و فرآیندهای ساخت

حلقه‌های مغناطیسی تابش NdFeB را می‌توان بر اساس روش‌های ساخت به چند نوع طبقه‌بندی کرد: حلقه‌های مغناطیسی تابش NdFeB پیوندی، حلقه‌های مغناطیسی تابش NdFeB گرم اکسترود شده، و حلقه‌های مغناطیسی تشعشع NdFeB متالورژی متالورژی پودر.

فرآیند پیوند نسبتاً بالغ و ارزان است، بنابراین حلقه‌های تابشی NdFeB پیوند خورده بیشترین سهم تولید را به خود اختصاص می‌دهند. با این حال، حلقه‌های مغناطیسی پیوند خورده چگالی و عملکرد کمتری دارند که توسعه آنها را در سناریوهای کاربردی پیشرفته محدود می‌کند.

در مقابل، حلقه‌های مغناطیسی تشعشع NdFeB با عملکرد بالا و پرس داغ/تغییر شکل داغ عملکرد مغناطیسی بالاتری ارائه می‌دهند اما با چالش‌های فنی بیشتری روبرو هستند. با توجه به تفاوت های قابل توجه در نسبت انقباض و ضرایب انبساط حرارتی بین جهت های محور مغناطش آسان و محور مغناطیسی سخت دانه های NdFeB، این حلقه های مغناطیسی در حین آماده سازی، مغناطیس شدن و مونتاژ مستعد تکه تکه شدن هستند و در نتیجه نرخ محصول نهایی پایین و به طور کلی قیمت های بالاتری ایجاد می شود.

04 برنامه های چند دامنه ای

حلقه های مغناطیسی تابش NdFeB چشم انداز کاربرد گسترده ای را در چندین میدان پیشرفته نشان داده اند. در زمینه اتوماسیون صنعتی ، حلقه های تشعشعی به ویژه برای موتورهای کنترلی با سرعت بالا و با دقت بالا، مانند موتورهای سروو و روبات های صنعتی مناسب هستند.

حلقه‌های مغناطیسی چند قطبی تشعشعی تولید شده داخلی آزمایش‌های آزمایشی را پشت سر گذاشته‌اند و با موفقیت در پروژه‌های موتور سروو شرکت‌های پایین دستی اعمال می‌شوند و وابستگی طولانی‌مدت به سروو موتورهای وارداتی در چین را از بین می‌برند. بر اساس آزمایش‌ها، موتورهایی که از چنین حلقه‌های مغناطیسی استفاده می‌کنند، در مقایسه با محلول‌های کاشی آهنربایی سنتی، حداقل 10 درصد افزایش قدرت را نشان می‌دهند.

در زمینه فناوری حسگر ، حلقه های مغناطیسی NdFeB نیز نقش مهمی ایفا می کنند. محققان انستیتوی علوم فیزیکی Hefei، آکادمی علوم چین، یک حسگر طیف‌سنجی چرخشی فارادی بر اساس آرایه حلقه آهنربای دائم NdFeB برای تشخیص گازهایی مانند اکسید نیتریک و دی اکسید نیتروژن توسعه داده‌اند.

این حسگر از 14 حلقه آهنربای دائمی یکسان NdFeB استفاده می کند که به شکلی غیر مساوی چیده شده اند تا میدان مغناطیسی ثابتی ایجاد کند که میانگین شدت میدان مغناطیسی آن به 346 گاوس می رسد. در مقایسه با محلول های سیم پیچ الکترومغناطیسی سنتی، این امر مصرف برق را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

در زمینه‌های خودرو و تجهیزات پیشرفته ، با پیشرفت اتوماسیون تجهیزات، طراحی و ساخت موتورهای دقیق و فن‌آوری‌های ساخت موتور مغناطیس دائم، سروو موتورهای مغناطیس دائمی با کارایی بالا با استفاده از حلقه‌های مغناطیسی تشعشع چند قطبی NdFeB، چشم‌انداز کاربرد گسترده‌ای در خودروها، ماشین‌ابزارهای CNC، ابزارآلات ربات‌های خانگی، سایر لوازم خانگی، و سایر لوازم خانگی دارند.

05 چالش های تکنولوژیکی و روندهای آینده

فناوری حلقه تشعشع NdFeB با چالش‌های متعددی مواجه است که برجسته‌ترین آنها فناوری آماده‌سازی پیچیده است . مواد NdFeB در طول آماده سازی، مغناطیس شدن و مونتاژ مستعد تکه تکه شدن هستند که در نتیجه نرخ محصول نهایی پایین و به طور کلی قیمت های بالاتری ایجاد می شود.

محدودیت های اندازه نیز مسئله مهمی است. حلقه های تشعشعی با فشار داغ عمدتاً حلقه های مغناطیسی با دیواره نازک هستند که قطر آنها بیشتر از 30 میلی متر و ضخامت دیواره آنها کمتر از 3 میلی متر است. اگرچه حلقه‌های تشعشعی متخلخل را می‌توان با قطر بیرونی بیش از 200 میلی‌متر تولید کرد، اما به دلیل محدودیت‌های نرخ واجد شرایط و هزینه، بیشتر به حلقه‌های مغناطیسی با قطر کوچک با قطر بیرونی زیر 100 میلی‌متر در بازار محدود می‌شوند.

با این حال، چین در حال عقب نشینی در این زمینه است. تحقیقات یک تیم خاص در مورد 'قطعه حلقه آهنربای دائمی و روش تهیه آن' مجوز ثبت اختراع ملی را به دست آورده است.

از آنجایی که فرآیند حلقه های مغناطیسی تشعشعی متخلخل NdFeB به بهینه سازی و بهبود ادامه می دهد، به ویژه با توسعه بیشتر و بهینه سازی طراحی میدان مغناطیسی جهت گیری و روش های جهت گیری، انتظار می رود این فناوری در سال های آینده به پیشرفت های بیشتری دست یابد.

محصولات حلقه تشعشعی SDM به طور گسترده در موتورهای آهنربای دائم با کارایی بالا، حسگرهای دقیق و سایر زمینه‌هایی با نیازهای بالا برای پایداری میدان مغناطیسی استفاده شده‌اند.