NdFeB-säteilyrengas: ydinteknologian uusi sukupolvi, joka johtaa magneettipiirien suunnittelun muutosta
Huippuluokan servomoottorien valmistuspajassa insinöörit säätävät huolellisesti magneettilaattojen jatkoskulmia ja yrittävät eliminoida heikot magneettikentän vääristymät – ongelma, joka on vaivannut alaa vuosikymmeniä. Nykyään tätä haastetta ratkaistaan hiljaa saumattoman renkaan avulla.
Sintratut NdFeB radiaalisesti orientoidut magneettirenkaat ovat vähitellen korvaamassa perinteiset segmentoidut magneettilaattojen jatkosratkaisut. Tämä integroitu magneettirengas voittaa perinteisen laatan muotoisen lohkoliitoksen haitat, kuten magneettihäviön ja vaikean kokoonpanon.
Toisin kuin perinteiset jatkokäsitellyt magneettirenkaat, jotka vaativat pehmeän magneettisen materiaalin runkorakenteen magneettilaattojen kiinnittämiseen, säteilymagneettirenkaat ovat eräänlainen erityisesti suunnattu renkaan muotoinen kestomagneetti, jolla on tasaisempi magneettikentän jakautuminen, mikä parantaa tehokkaasti moottorin ilmaraon magneettikentän sinimuotoista astetta.
01 Teknologisen päivityksen tausta
Perinteisissä kestomagneettiharjattomissa moottoreissa käytetään enimmäkseen magneettilaattojen liittämistä renkaan muotoisen magneettipiirin muodostamiseen, mutta tässä rakenteessa on ilmeisiä puutteita. Magneettilaattojen jatkosratkaisu vaatii pehmeän magneettisen materiaalin runkorakenteen laattojen kiinnittämiseen, mikä johtaa merkittävään magneettivuon häviöön ja vaikuttaa suuresti moottorin tehokertoimeen ja hyötysuhteeseen.
Vielä tärkeämpää on, että liitetyt magneettirenkaat kärsivät korkeista käsittelytarkkuusvaatimuksista, vaikeasta kokoonpanosta, magneettisten napojen siirtymien huonosta sileydestä ja voimakkaasta moottorin melusta. Tekoäly- ja automaatiotekniikoiden nopean kehityksen myötä pienoismallien, kevyiden ja tehokkaiden moottoreiden kysyntä kasvaa edelleen, mikä tekee perinteisestä magneettilaattojen liitostekniikasta yhä riittämättömämpää vastaamaan nykyisiä teknisiä vaatimuksia.
Tämä teknologisesti vaikea tilanne on innostanut uuden sukupolven kestomagneettiratkaisujen – NdFeB-säteilymagneettirenkaiden – tutkimusta ja soveltamista. Perinteisiin magneettilaattoihin verrattuna säteilyrenkaat ovat nousseet ensisijaiseksi avainmateriaalikomponentiksi pienten, suorituskykyisten kestomagneettimoottoreiden ja -anturien valmistuksessa.
02 Ydinteknologian vertailu: Säteilyrengas vs. segmentoidut magneettilaatat
Säteilyrenkaat ja perinteiset segmentoidut magneettilaatat eroavat toisistaan merkittävästi useissa mitoissa. kannalta Rakenteellisen eheyden säteilymagneettiset renkaat on muodostettu kiinteästi, kun taas segmentoidut magneettilaatat on koottu useista itsenäisistä magneettilohkoista.
kannalta Magneettikentän yhtenäisyyden säteilymagneettirenkailla on jatkuva magneettikenttäjakauma siniaaltomuodolla ja pienet siirtymävyöhykkeet magneettinapojen välillä, kun taas segmentoiduissa magneettilevyissä on ilmeisiä magneettikentän vääristymiä ja paikallisia heikkouksia.
Myös kokoonpanon monimutkaisuus on tärkeä näkökohta. Säteilyrenkaiden kokoonpanoprosessi on yksinkertaistettu, ja se eliminoi yli kymmenen vaihetta, kuten magneettilaattojen leikkaamisen, paikantamisen ja liimauksen. Sitä vastoin segmentoidut magneettilaatat vaativat monimutkaisia kokoonpanoprosesseja ja useita käsittelyvaiheita.
näkökulmasta Rakenteellisen lujuuden säteilyrenkaat sintrataan kokonaisuutena, mikä eliminoi fyysiset liitosheikkoudet jatkos- tai liimauksesta, ja niillä on erinomainen iskunkestävyys ja tärinänkestävyys. Vertailun vuoksi segmentoiduilla magneettilaatoilla on fyysisiä liitäntöjen heikkouksia.
kannalta Kustannustehokkuuden , vaikka säteilyrenkaiden alkuvalmistuskustannukset ovat korkeammat, ne tarjoavat merkittäviä etuja elinkaarikustannuksissa. Segmentoidut magneettilaatat sen sijaan kärsivät pitkäaikaisista kustannushaitoista monimutkaisten prosessien ja suorituskyvyn rajoitusten vuoksi.
Lisäksi kannalta moottorin suorituskyvyn säteilyrenkaat parantavat merkittävästi moottorin ilmavälin magneettikentän sinimuotoista astetta, mikä vähentää toimintamelua ja tärinää. Segmentoidut magneettilaatat aiheuttavat kuitenkin epävakaata moottorin toimintaa ja korkeampaa melua magneettikentän vääristymien ja laattojen välisten rakojen vuoksi.
03 Tekninen luokitus ja valmistusprosessit
NdFeB-säteilymagneettirenkaat voidaan luokitella useisiin tyyppeihin valmistusmenetelmien perusteella: sidotut NdFeB-säteilymagneettirenkaat, kuumapursotetut NdFeB-säteilymagneettirenkaat ja jauhemetallurgisesti sintratut NdFeB-säteilymagneettirenkaat.
Liimausprosessi on suhteellisen kypsä ja edullinen, joten sidottujen NdFeB-säteilyrenkaiden osuus tuotannosta on suurin. Liimattujen magneettirenkaiden tiheys ja suorituskyky on kuitenkin pienempi, mikä rajoittaa niiden kehitystä huippuluokan sovelluksissa.
Sitä vastoin tehokkaat sintratut ja kuumapuristetut/kuumamuodostuneet NdFeB-säteilymagneettirenkaat tarjoavat paremman magneettisen suorituskyvyn, mutta kohtaavat suurempia teknisiä haasteita. Koska NdFeB-rakeiden helpon magnetoinnin akselin ja kovan magnetoinnin akselin suuntien välillä on merkittäviä eroja kutistumissuhteissa ja lämpölaajenemiskertoimissa, nämä magneettirenkaat ovat alttiita sirpaloitumiselle valmistuksen, magnetoinnin ja kokoonpanon aikana, mikä johtaa alhaisiin valmiiden tuotteiden määriin ja yleensä korkeampiin hintoihin.
04 Multi-Domain-sovellukset
NdFeB-säteilymagneettirenkaat ovat osoittaneet laajat sovellusmahdollisuudet useilla huippuluokan aloilla. Teollisuusautomaation alalla säteilyrenkaat soveltuvat erityisen hyvin nopeisiin ja tarkkoihin ohjausmoottoreihin, kuten servomottoreihin ja teollisuusrobotteihin.
Kotimaisesti kehitetyt säteilyn moninapaiset magneettirenkaat ovat läpäisseet pilottitestit, ja niitä käytetään menestyksekkäästi loppupään yritysten servomoottoriprojekteihin, mikä katkaisee pitkän aikavälin riippuvuuden tuontiservomottoreista Kiinassa. Testien mukaan tällaisia magneettirenkaita käyttävien moottoreiden teho on vähintään 10 % suurempi verrattuna perinteisiin magneettilaattaratkaisuihin.
Anturitekniikan alalla NdFeB-magneettirenkailla on myös tärkeä rooli. Kiinan tiedeakatemian Hefei Institutes of Physical Science -tutkijat ovat kehittäneet Faradayn kiertospektroskopiaanturin, joka perustuu NdFeB-kestomagneettirengasjärjestelmään kaasujen, kuten typpioksidin ja typpidioksidin, havaitsemiseksi.
Tämä anturi käyttää 14 identtistä NdFeB-kestomagneettirengasta, jotka on järjestetty epätasaiseen muotoon luomaan vakaan staattisen magneettikentän, jonka keskimääräinen magneettikentän voimakkuus on 346 Gaussia. Perinteisiin sähkömagneettisten käämien ratkaisuihin verrattuna tämä vähentää merkittävästi virrankulutusta.
Auto- ja huippuluokan laitealoilla laiteautomaation, tarkkuus- ja kestomagneettimoottorien suunnittelu- ja valmistusteknologian kehittyessä sintrattuja NdFeB-moninapaisia säteilymagneettirenkaita käyttävillä korkean suorituskyvyn kestomagneettiservomoottoreilla on laajat sovellusmahdollisuudet autoissa, CNC-työstökoneissa, kodinkoneissa, tietokoneissa, roboteissa ja muissa kenttäkoneissa.
05 Teknologiset haasteet ja tulevaisuuden trendit
NdFeB-säteilyrengasteknologialla on useita haasteita, joista merkittävin on monimutkainen valmistustekniikka . NdFeB-materiaalit ovat alttiita sirpaloitumiselle valmistuksen, magnetoinnin ja kokoonpanon aikana, mikä johtaa alhaiseen lopputuotteeseen ja yleensä korkeampiin hintoihin.
Kokorajoitukset ovat myös merkittävä ongelma. Kuumapuristetut säteilyrenkaat ovat enimmäkseen ohutseinäisiä magneettirenkaita, joiden halkaisija on enimmäkseen alle 30 mm ja seinämän paksuus alle 3 mm. Vaikka sintrattuja säteilyrenkaita voidaan valmistaa ulkohalkaisijaltaan yli 200 mm, ne rajoittuvat markkinoilla enimmäkseen halkaisijaltaan pieniin magneettirenkaisiin, joiden ulkohalkaisija on alle 100 mm.
Kiina on kuitenkin saavuttamassa tällä alalla. Tietyn ryhmän tutkimus 'kestävämagneettirengaskomponentista ja sen valmistusmenetelmästä' on saanut kansallisen keksintöpatenttiluvan.
Kun sintrattujen NdFeB-säteilymagneettirenkaiden prosessia optimoidaan ja parannetaan edelleen, erityisesti suuntautuvien magneettikenttien suunnittelun ja orientointimenetelmien jatkokehityksen ja optimoinnin myötä, tämän tekniikan odotetaan saavuttavan suurempia läpimurtoja tulevina vuosina.
SDM-säteilyrengastuotteita on käytetty laajalti korkean suorituskyvyn kestomagneettimoottoreissa, tarkkuusantureissa ja muissa kentissä, joilla on korkeat vaatimukset magneettikentän vakaudelle.
