NdFeB radijacijski prsten: Nova generacija osnovne tehnologije koja predvodi transformaciju dizajna magnetskih krugova
U proizvodnoj radionici vrhunskih servo motora, inženjeri pažljivo prilagođavaju kutove spajanja magnetskih pločica, pokušavajući eliminirati slaba izobličenja magnetskog polja—problem koji muči industriju desetljećima. Danas se taj izazov tiho rješava bešavnim prstenom.
Sinterirani NdFeB radijalno orijentirani magnetski prstenovi postupno zamjenjuju tradicionalna segmentirana rješenja za spajanje magnetnih pločica. Ovaj integrirani magnetski prsten nadilazi nedostatke tradicionalnog spajanja blokova u obliku pločica, kao što su magnetski gubitak i teško sastavljanje.
Za razliku od tradicionalnih spojenih magnetskih prstenova, koji zahtijevaju strukturu okvira od mekog magnetskog materijala za fiksiranje magnetskih pločica, radijacijski magnetski prstenovi su vrsta posebno orijentiranih permanentnih magneta u obliku prstena s ravnomjernijom raspodjelom magnetskog polja, čime se učinkovito poboljšava sinusoidalni stupanj magnetskog polja zračnog raspora motora.
01 Pozadina tehnološke nadogradnje
Tradicionalni motori s trajnim magnetima bez četkica uglavnom koriste spajanje magnetskih pločica kako bi formirali magnetski krug u obliku prstena, ali ovaj dizajn ima očite nedostatke. Rješenje za spajanje magnetskih pločica zahtijeva strukturu okvira od mekog magnetskog materijala za fiksiranje pločica, što dovodi do značajnog gubitka magnetskog toka i uvelike utječe na faktor snage i učinkovitost motora.
Još važnije, spojeni magnetski prstenovi pate od visokih zahtjeva točnosti obrade, teške montaže, loše glatkoće prijelaza magnetskih polova i jake buke motora. S brzim razvojem tehnologije umjetne inteligencije i automatizacije, tržišna potražnja za minijaturiziranim, laganim i učinkovitim motorima nastavlja se širiti, čineći tradicionalnu tehnologiju spajanja magnetnih pločica sve neprikladnijom za ispunjavanje trenutnih tehničkih zahtjeva.
Ova tehnološka teška situacija potaknula je istraživanje i primjenu nove generacije trajnih magnetskih rješenja — NdFeB radijacijski magnetski prstenovi. U usporedbi s tradicionalnim magnetskim pločicama, radijacijski prstenovi postali su poželjna ključna komponenta materijala za proizvodnju malih motora i senzora s permanentnim magnetima visokih performansi.
02 Usporedba osnovne tehnologije: radijacijski prsten u odnosu na segmentirane magnetne pločice
Zračni prstenovi i tradicionalne segmentirane magnetne pločice značajno se razlikuju u više dimenzija. Što se tiče strukturalnog integriteta , radijacijski magnetski prstenovi su integralno oblikovani, dok su segmentirane magnetne pločice sastavljene od više nezavisnih magnetskih blokova.
Što se tiče jednolikosti magnetskog polja , magnetski prstenovi radijacije imaju kontinuiranu distribuciju magnetskog polja sa sinusoidnim valnim oblikom i malim prijelaznim zonama između magnetskih polova, dok segmentirane magnetske pločice pokazuju očigledna izobličenja magnetskog polja i lokalna slaba područja.
Složenost montaže također je važan faktor. Proces sastavljanja radijacijskih prstenova je pojednostavljen, eliminirajući više od deset koraka kao što su rezanje magnetnih pločica, pozicioniranje i lijepljenje. Nasuprot tome, segmentirane magnetne pločice zahtijevaju složene procese sastavljanja i višestruke korake obrade.
Iz perspektive strukturalne čvrstoće , radijacijski prstenovi su sinterirani kao cjelina, eliminirajući slabosti fizičke veze nastale spajanjem ili lijepljenjem, te pokazuju izvrsnu otpornost na udarce i otpornost na vibracije. Za usporedbu, segmentirane magnetne pločice imaju fizičke slabosti povezivanja.
Što se tiče isplativosti , iako radijacijski prstenovi imaju veće početne troškove proizvodnje, oni nude značajne prednosti u troškovima životnog ciklusa. S druge strane, segmentirane magnetne pločice imaju dugoročne nedostatke u pogledu troškova zbog složenih procesa i ograničenja performansi.
Dodatno, u smislu performansi motora , radijacijski prstenovi značajno poboljšavaju sinusoidalni stupanj magnetskog polja zračnog raspora motora, smanjujući radnu buku i vibracije. Međutim, segmentirane magnetske pločice uzrokuju nestabilan rad motora i veću buku zbog izobličenja magnetskog polja i razmaka između pločica.
03 Tehnička klasifikacija i proizvodni procesi
NdFeB magnetski prstenovi zračenja mogu se kategorizirati u nekoliko tipova na temelju proizvodnih metoda: spojeni NdFeB magnetski prstenovi, vruće ekstrudirani NdFeB magnetski prstenovi i metalurški sinterirani NdFeB magnetski prstenovi zračenja.
Proces spajanja je relativno zreo i jeftin, tako da spojeni NdFeB prstenovi zračenja čine najveći udio u proizvodnji. Međutim, spojeni magnetski prstenovi imaju manju gustoću i performanse, što ograničava njihov razvoj u scenarijima vrhunskih aplikacija.
Nasuprot tome, visokoučinkoviti sinterirani i vruće prešani/vruće deformirani magnetski prstenovi NdFeB zračenja nude veću magnetsku učinkovitost, ali se suočavaju s većim tehničkim izazovima. Zbog značajnih razlika u omjerima skupljanja i koeficijentima toplinskog širenja između smjerova osi lakog magnetiziranja i osi tvrdog magnetiziranja zrna NdFeB, ovi magnetski prstenovi skloni su fragmentaciji tijekom pripreme, magnetizacije i sastavljanja, što rezultira niskim stopama gotovog proizvoda i općenito višim cijenama.
04 Aplikacije s više domena
Magnetski prstenovi zračenja NdFeB pokazali su široke izglede za primjenu u više vrhunskih polja. U području industrijske automatizacije , radijacijski prstenovi su posebno prikladni za brze i precizne upravljačke motore, kao što su servo motori i industrijski roboti.
Domaće razvijeni radijacijski višepolni magnetski prstenovi prošli su pilot testove i uspješno se primjenjuju na projekte servo motora nizvodnih poduzeća, prekidajući dugoročnu ovisnost o uvezenim servo motorima u Kini. Prema testovima, motori koji koriste takve magnetske prstenove pokazuju najmanje 10% povećanja snage u usporedbi s tradicionalnim rješenjima s magnetskim pločicama.
U području tehnologije senzora , NdFeB magnetski prstenovi također igraju važnu ulogu. Istraživači s Instituta za fizičku znanost Hefei Kineske akademije znanosti razvili su senzor Faradayeve rotacijske spektroskopije koji se temelji na NdFeB prstenastom nizu permanentnih magneta za detekciju plinova kao što su dušikov oksid i dušikov dioksid.
Ovaj senzor koristi 14 identičnih NdFeB trajnih magnetskih prstenova raspoređenih u obliku nejednake udaljenosti za generiranje stabilnog statičkog magnetskog polja, s prosječnom jakošću magnetskog polja koja doseže 346 Gaussa. U usporedbi s tradicionalnim rješenjima elektromagnetske zavojnice, ovo značajno smanjuje potrošnju energije.
U područjima automobilske i vrhunske opreme , s napretkom automatizacije opreme, preciznosti i dizajna i proizvodnih tehnologija motora s trajnim magnetima, servo motori s trajnim magnetima visokih performansi koji koriste sinterirane NdFeB višepolne magnetske prstenove imaju široke izglede za primjenu u automobilima, CNC alatnim strojevima, kućanskim aparatima, računalima, robotima i drugim područjima.
05 Tehnološki izazovi i budući trendovi
Tehnologija NdFeB prstena zračenja suočava se s više izazova, od kojih je najistaknutiji složena tehnologija pripreme . NdFeB materijali skloni su fragmentaciji tijekom pripreme, magnetizacije i sastavljanja, što rezultira niskim stopama gotovog proizvoda i općenito višim cijenama.
Ograničenja veličine također su značajan problem. Vruće prešani radijacijski prstenovi uglavnom su magnetski prstenovi tankih stijenki, promjera uglavnom ispod 30 mm i debljine stijenke ispod 3 mm. Iako se sinterirani radijacijski prstenovi mogu proizvoditi s vanjskim promjerom većim od 200 mm, oni su uglavnom ograničeni na magnetske prstene malog promjera s vanjskim promjerom ispod 100 mm na tržištu zbog kvalificiranih ograničenja stope i troškova.
Međutim, Kina ih sustiže na ovom polju. Istraživanje određenog tima o 'Komponenti prstena s permanentnim magnetom i metodi njezine pripreme' dobilo je nacionalno odobrenje za patentiranje izuma.
Budući da se proces sinteriranih magnetskih prstenova zračenja NdFeB nastavlja optimizirati i poboljšavati, osobito s daljnjim razvojem i optimizacijom dizajna orijentacijskog magnetskog polja i metoda orijentacije, očekuje se da će ova tehnologija postići veća otkrića u nadolazećim godinama.
Proizvodi SDM radijacijskih prstenova široko su korišteni u motorima s permanentnim magnetima visokih performansi, preciznim senzorima i drugim područjima s visokim zahtjevima za stabilnost magnetskog polja.
