NdFeB sugárzási gyűrű: az alapvető technológia új generációja, amely a mágneses áramkörök tervezésének átalakítását vezeti
A csúcskategóriás szervomotorok gyártóműhelyében a mérnökök gondosan beállítják a mágneslapkák illesztési szögeit, így próbálják kiküszöbölni a gyenge mágneses tér torzításait – ez a probléma évtizedek óta sújtja az ipart. Ma ezt a kihívást csendesen megoldja egy varrat nélküli gyűrű.
A szinterezett NdFeB radiálisan orientált mágnesgyűrűk fokozatosan felváltják a hagyományos szegmentált mágneses csempeillesztési megoldásokat. Ez az integrált mágnesgyűrű kiküszöböli a hagyományos csempe alakú blokk-illesztés hátrányait, mint például a mágneses veszteséget és a nehéz összeszerelést.
A hagyományos toldott mágneses gyűrűkkel ellentétben, amelyek lágy mágneses anyagú keretszerkezetet igényelnek a mágneslapok rögzítéséhez, a sugárzási mágneses gyűrűk speciálisan orientált gyűrű alakú állandó mágnesek, amelyek egyenletesebb mágneses téreloszlással rendelkeznek, hatékonyan javítva a motor légrés mágneses mezőjének szinuszos mértékét.
01 A technológiai fejlesztés háttere
A hagyományos, állandó mágneses kefe nélküli motorok többnyire mágneses csempe illesztést használnak a gyűrű alakú mágneses áramkör kialakításához, de ennek a kialakításnak vannak nyilvánvaló hibái. A mágneses csempeillesztési megoldás lágy mágneses anyagú keretszerkezetet igényel a csempék rögzítéséhez, ami jelentős mágneses fluxusveszteséghez vezet, és nagymértékben befolyásolja a motor teljesítménytényezőjét és hatékonyságát.
Ennél is fontosabb, hogy az összeillesztett mágneses gyűrűk magas feldolgozási pontossági követelményektől, nehéz összeszereléstől, a mágneses pólusátmenetek gyenge simaságától és erős motorzajtól szenvednek. A mesterséges intelligencia és az automatizálási technológiák gyors fejlődésével a miniatürizált, könnyű és hatékony motorok iránti piaci kereslet folyamatosan bővül, így a hagyományos mágneses csempeillesztési technológia egyre inkább alkalmatlan a jelenlegi műszaki követelmények teljesítésére.
Ez a technológiai nehéz helyzet ösztönözte az állandó mágneses megoldások új generációja – az NdFeB sugárzású mágneses gyűrűk – kutatását és alkalmazását. A hagyományos mágneses csempékhez képest a sugárzási gyűrűk a kisméretű, nagy teljesítményű állandó mágneses motorok és érzékelők gyártásában az előnyben részesített kulcsfontosságú anyagkomponensekké váltak.
02 Alapvető technológiai összehasonlítás: sugárzási gyűrű vs. szegmentált mágnescsempék
A sugárzási gyűrűk és a hagyományos szegmentált mágneslapok több dimenzióban jelentősen eltérnek egymástól. szempontjából A szerkezeti integritás a sugárzási mágneses gyűrűk egy darabból vannak kialakítva, míg a szegmentált mágneslapok több független mágneses blokkból állnak össze.
szempontjából A mágneses tér egyenletessége a sugárzás mágneses gyűrűi folyamatos mágneses téreloszlást mutatnak szinuszos hullámformával és kis átmeneti zónákkal a mágneses pólusok között, míg a szegmentált mágneslapkák nyilvánvaló mágneses tértorzulásokat és helyi gyengeségeket mutatnak.
Az összeszerelés bonyolultsága szintén fontos szempont. A sugárzási gyűrűk összeszerelési folyamata leegyszerűsödik, így több mint tíz lépést, például mágneses csempevágást, pozicionálást és ragasztást kell kiküszöbölni. Ezzel szemben a szegmentált mágneslapok bonyolult összeszerelési folyamatokat és több feldolgozási lépést igényelnek.
A szempontjából szerkezeti szilárdság a sugárzási gyűrűk egészében szinterezve vannak, kiküszöbölve a toldásból vagy ragasztásból eredő fizikai csatlakozási gyengeségeket, és kiváló ütésállóságot és rezgésállóságot mutatnak. Összehasonlításképpen, a szegmentált mágnescsempéknek fizikai kapcsolati gyengeségei vannak.
szempontjából A költséghatékonyság , bár a sugárgyűrűk kezdeti gyártási költségei magasabbak, jelentős előnyöket kínálnak az életciklus-költségek terén. Ezzel szemben a szegmentált mágnescsempék hosszú távú költséghátrányokkal küzdenek az összetett folyamatok és a teljesítmény korlátai miatt.
Ezenkívül tekintve a motor teljesítményét a sugárzási gyűrűk jelentősen javítják a motor légrés mágneses mezőjének szinuszos mértékét, csökkentve a működési zajt és rezgést. A szegmentált mágneslapok azonban instabil motorműködést és magasabb zajt okoznak a mágneses tér torzulásai és a lapok közötti hézagok miatt.
03 Műszaki osztályozás és gyártási folyamatok
Az NdFeB sugárzást sugárzó mágneses gyűrűket a gyártási módszerek alapján többféle típusba sorolhatjuk: kötött NdFeB sugárzással sugárzó mágneses gyűrűkre, melegen extrudált NdFeB sugárzással sugárzott mágneses gyűrűkre és porkohászati szinterezett NdFeB sugárzású mágneses gyűrűkre.
A kötési folyamat viszonylag kiforrott és olcsó, ezért a kötött NdFeB sugárzási gyűrűk adják a legnagyobb termelési részesedést. A ragasztott mágneses gyűrűk sűrűsége és teljesítménye azonban kisebb, ami korlátozza fejlesztésüket a csúcskategóriás alkalmazásokban.
Ezzel szemben a nagy teljesítményű szinterezett és melegen sajtolt/melegen deformált NdFeB sugárzású mágneses gyűrűk nagyobb mágneses teljesítményt nyújtanak, de nagyobb technikai kihívásokkal néznek szembe. Az NdFeB szemcsék könnyű mágnesezési tengelye és kemény mágnesezési tengelyiránya közötti zsugorodási arányok és hőtágulási együtthatók jelentős különbségei miatt ezek a mágneses gyűrűk hajlamosak a töredezettségre az előkészítés, a mágnesezés és az összeszerelés során, ami alacsony késztermék arányt és általában magasabb árakat eredményez.
04 Multi-Domain alkalmazások
Az NdFeB sugárzást sugárzó mágnesgyűrűk széles körű alkalmazási lehetőségeket mutattak be több csúcskategóriás területen. Az ipari automatizálás területén a sugárgyűrűk különösen alkalmasak nagy sebességű, nagy pontosságú vezérlőmotorokhoz, például szervomotorokhoz és ipari robotokhoz.
A hazai fejlesztésű többpólusú sugárzási mágneses gyűrűk átmentek a kísérleti teszteken, és sikeresen alkalmazzák a későbbi vállalatok szervomotor-projektjeiben, megtörve a Kínában az importált szervomotoroktól való hosszú távú függőséget. A tesztek szerint az ilyen mágneses gyűrűket használó motorok teljesítménye legalább 10%-os növekedést mutat a hagyományos mágneslapos megoldásokhoz képest.
Az érzékelő technológia területén az NdFeB mágneses gyűrűk is fontos szerepet játszanak. A Kínai Tudományos Akadémia Hefei Fizikai Tudományos Intézetének kutatói egy NdFeB állandó mágneses gyűrűrendszeren alapuló Faraday forgásspektroszkópiai érzékelőt fejlesztettek ki gázok, például nitrogén-oxid és nitrogén-dioxid kimutatására.
Ez az érzékelő 14 azonos NdFeB állandó mágnesgyűrűt használ, amelyek nem egyenlő távolságra vannak elhelyezve, hogy stabil statikus mágneses teret hozzon létre, amelynek átlagos mágneses térerőssége eléri a 346 Gausst. A hagyományos elektromágneses tekercs megoldásokhoz képest ez jelentősen csökkenti az energiafogyasztást.
Az autóiparban és a csúcsminőségű berendezések területén a berendezések automatizálásának, a precíziós és állandó mágneses motorok tervezési és gyártási technológiáinak fejlődésével a szinterezett NdFeB többpólusú sugárzást sugárzó mágnesgyűrűket használó, nagy teljesítményű állandó mágneses szervomotorok széles körű alkalmazási lehetőségei vannak az autókban, CNC szerszámgépekben, háztartási gépekben, számítógépekben, robotokban és más terepi berendezésekben.
05 Technológiai kihívások és jövőbeli trendek
Az NdFeB sugárzási gyűrűs technológia számos kihívással néz szembe, amelyek közül a legjelentősebb a komplex előkészítési technológia . Az NdFeB anyagok hajlamosak a töredezettségre az előkészítés, a mágnesezés és az összeszerelés során, ami alacsony késztermék arányt és általában magasabb árakat eredményez.
A méretkorlátozás szintén jelentős probléma. A melegen sajtolt sugárgyűrűk többnyire vékony falú mágnesgyűrűk, amelyek átmérője többnyire 30 mm alatti, falvastagsága pedig 3 mm alatti. Bár a szinterezett sugárgyűrűk 200 mm-t meghaladó külső átmérővel is gyárthatók, a piacon a minősített díj- és költségkorlátok miatt többnyire kis átmérőjű, 100 mm-nél kisebb külső átmérőjű mágnesgyűrűkre korlátozódnak.
Kína azonban felzárkózik ezen a téren. Egy bizonyos csapat 'Állandó mágnesgyűrű komponens és előállítási módszere' kutatása nemzeti találmányi szabadalmi engedélyt kapott.
Mivel a szinterezett NdFeB sugárzású mágneses gyűrűk folyamatát folyamatosan optimalizálják és fejlesztik, különösen az orientációs mágneses mező tervezési és orientációs módszerek továbbfejlesztése és optimalizálása révén, ez a technológia várhatóan nagyobb áttörést fog elérni az elkövetkező években.
Az SDM sugárgyűrűs termékeket széles körben használják nagy teljesítményű állandó mágneses motorokban, precíziós érzékelőkben és más olyan területeken, amelyeknél magas a mágneses tér stabilitásának követelménye.
