Frameless Torque Motors-ի «Բարձր ջերմաստիճանի մարդասպանը». Որքանո՞վ է լուրջ մագնիսների ապամագնիսացման վտանգը:

Շարժման կառավարման բարձր կատարողական սցենարներում, ինչպիսիք են ռոբոտի միացումները, համատեղ ռոբոտային ձեռքերը և ուղիղ շարժիչով պտտվող սեղանները, առանց շրջանակի ոլորող մոմենտ շարժիչները գնալով ավելի տարածված են դառնում: Նրանք չունեն պատյան, առանց առանցքակալներ, հիմնականում «մերկ ռոտոր + ստատոր» ուժային միջուկ, որն ուղղակիորեն ներկառուցված է մեխանիկական կառուցվածքի մեջ՝ ապահովելով մեծ ոլորող մոմենտ խտություն, բարձր կոշտություն և կոմպակտ ոտնահետք:

Այնուամենայնիվ, շատ ինժեներներ ընտրության և օգտագործման ժամանակ անտեսում են հնարավոր ռիսկը.  մշտական ​​մագնիսների անդառնալի ապամագնիսացում բարձր ջերմաստիճաններում : Երբ ապամագնիսացումը տեղի է ունենում, շարժիչը զգում է ոլորող մոմենտ անկում, տաքացման ավելացում և նույնիսկ կարող է թողնել ամբողջ հոդը «թույլ»:

I. Որո՞նք են մագնիսները առանց շրջանակի մոմենտ շարժիչի մեջ:

Շրջանակային ոլորող մոմենտ շարժիչները սովորաբար մշտական ​​մագնիսների համաժամանակյա շարժիչներ են, բարձր արդյունավետության մշտական ​​մագնիսներով, որոնք սովորաբար կոչվում են «մագնիսներ»՝ տեղադրված ռոտորի մակերեսի վրա կամ ներսում:

Այսօր օգտագործվող հիմնական մագնիսական նյութը  նեոդիմ-երկաթ-բորն է (NdFeB) ՝ իր բացառիկ մագնիսական կատարողականության պատճառով, որը կարող է առաջացնել օդի բաց հոսքի բարձր հոսք շատ փոքր ծավալով, ինչը իդեալական է առանց շրջանակի ոլորող մոմենտ շարժիչների համար, որոնք պահանջում են չափազանց մեծ ոլորող մոմենտ խտություն:

Բայց NdFeB-ն ունի բնորոշ թուլություն՝  համեմատաբար վատ ջերմակայունություն.

II. Ինչպե՞ս է տեղի ունենում բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացումը:

Մշտական ​​մագնիսների մագնիսականությունն իսկապես «մշտական» չէ: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է որոշակի մակարդակի, մագնիսի ներսում մագնիսական տիրույթների հավասարեցումը դառնում է անկայուն, և մագնիսական ուժն աստիճանաբար նվազում է:

Ապամագնիսացումը բաժանված է երկու տեսակի.

1. Շրջելի ապամագնիսացում

Մագնիսական ուժը ժամանակավորապես նվազում է, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, բայց վերականգնվում է, երբ ջերմաստիճանը նվազում է: Այս տեսակն արդեն հաշվառված է շարժիչի նախագծման մեջ և սովորաբար խնդիր չէ, քանի դեռ սահմանները չեն գերազանցվել:

2. Անդառնալի ապամագնիսացում

Եթե ​​ջերմաստիճանը գերազանցում է մագնիսի հանդուրժողականության սահմանը, կամ եթե ուժեղ ապամագնիսացնող դաշտ է կիրառվում բարձր ջերմաստիճաններում, որոշ մագնիսական տիրույթներ ընդմիշտ խաթարվում են, և մագնիսականությունը չի կարող լիովին վերականգնվել նույնիսկ այն բանից հետո, երբ ջերմաստիճանը վերադառնում է նորմալ: Սա  մշտական ​​ապամագնիսացումն է  , որը մեզ ամենաշատն է մտահոգում:

Սովորական NdFeB մագնիսների համար անդառնալի ապամագնիսացման կրիտիկական ջերմաստիճանը սովորաբար  80°C-ից 150°C է , կախված մագնիսի աստիճանից: Շրջանակ չունեցող մոմենտ շարժիչներում, իրենց կոմպակտ կառուցվածքի և ջերմության վատ ցրման պատճառով, տեղական ջերմաստիճանները կարող են հեշտությամբ գերազանցել այս միջակայքը շահագործման ընթացքում:

III. Ինչու են առանց շրջանակի ոլորող մոմենտ շարժիչները ավելի ենթակա են բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացման:

Համեմատած ավանդական շարժիչների հետ՝ առանց շրջանակի ոլորող մոմենտ շարժիչներն ունեն մի քանի «բարձր ջերմաստիճանի թակարդներ».

1. Կոմպակտ կառուցվածք, ջերմության վատ ցրման ուղիներ

Շրջանակ չունեցող շարժիչները ուղղակիորեն ներկառուցված են մեխանիկական կառուցվածքի մեջ՝ ստատորի և պատյանի միջև շփման սահմանափակ տարածքով, ինչը դժվարացնում է ջերմության արդյունահանումը: Շատ ռոբոտային հոդեր ունեն փակ տարածություններ և հիմնված են միայն բնական կոնվեկցիայի կամ պարզ ջերմային հաղորդման վրա, ինչը հանգեցնում է ներքին ջերմաստիճանի բարձրացման:

2. Մեծ ոլորող մոմենտ խտություն նշանակում է հոսանքի բարձր խտություն

Սահմանափակ ծավալում մեծ ոլորող մոմենտ ապահովելու համար առանց շրջանակի ոլորող մոմենտ շարժիչները հաճախ աշխատում են հոսանքի բարձր խտությամբ: Պղնձի կորուստները համաչափ են հոսանքի քառակուսու վրա՝ առաջացնելով զգալի ջերմություն։

3. Հաճախակի ծանրաբեռնված պայմաններ

Գործարկման, վթարային կանգառների, բախումից պաշտպանության և բեռի պահպանման սցենարների ժամանակ շարժիչի հոսանքները կարող են մի պահ հասնել անվանական արժեքի 2-3 անգամ՝ առաջացնելով ջերմաստիճանի արագ բարձրացում:

4. Մագնիսները անմիջականորեն ենթարկվում են մոտակա ջերմային աղբյուրներին

Ռոտորի մագնիսները գտնվում են ստատորի ոլորունների մոտ: Ստատորից ջերմությունը ճառագայթվում և փոխանցվում է օդային բացվածքով դեպի ռոտոր, և մագնիսի ջերմաստիճանը կարող է մոտենալ կամ նույնիսկ գերազանցել ոլորման ջերմաստիճանը:

IV. Բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացման հետեւանքները

Երբ տեղի է ունենում անդառնալի ապամագնիսացում, շարժիչը ցույց է տալիս մի շարք խնդիրներ.

•  Մեծ ոլորող մոմենտների հաստատունը նվազում է . նույն հոսանքի դեպքում ելքային մոմենտը նվազում է:

• Back-EMF-ը նվազում է . շարժիչի բնութագրերի կորը փոխվում է՝ նվազեցնելով կառավարման ճշգրտությունը:

• Հոսանքն ավելի է մեծանում ոլորող մոմենտը պահպանելու համար . հանգեցնելով ավելի տաքացման՝ արատավոր շրջանի:

• Համակարգի արդյունավետությունը նվազում է . էներգիայի ավելի մեծ սպառում, մարտկոցի շահագործման վատթարացում կամ ընդհանուր էներգիայի սպառումը:

• Հոդերի կոշտությունը թուլանում է . ռոբոտների համար երկուսն էլ ազդում են դիրքավորման ճշգրտության և ծանրաբեռնվածության վրա:

Ավելի վատն այն է, որ այս դեգրադացիան աստիճանական է և անդառնալի: Օգտատերերը կարող են միայն նկատել, որ ժամանակի ընթացքում 'շարժիչը ավելի քիչ հզոր է զգում'՝ չկարողանալով բացահայտել ակնհայտ անսարքությունը:

V. Ինչպե՞ս նվազեցնել մագնիսի բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացման վտանգը:

Լավ նորությունն այն է, որ պատշաճ ընտրության, նախագծման և վերահսկման ռազմավարությունների միջոցով ռիսկը կարող է զգալիորեն մեղմվել:

1. Ընտրեք մագնիսներ ավելի բարձր ջերմաստիճանի աստիճաններով

NdFeB մագնիսները գալիս են տարբեր ջերմաստիճանի դասակարգերի, սովորաբար՝ N, M, H, SH, UH, EH և այլն: Օրինակ.

•  N շարքը` առավելագույն աշխատանքային ջերմաստիճանը 80°C

• H շարքը՝ 120°C

• SH շարք՝ 150°C

•  UH շարք՝ 180°C

•  EH շարք՝ 200°C

Շրջանակ չունեցող ոլորող մոմենտ շարժիչների համար, հատկապես ռոբոտային հոդերի կիրառման դեպքում, խորհուրդ է տրվում ընտրել առնվազն  SH աստիճան կամ ավելի բարձր , իսկ հնարավորության դեպքում՝ UH կամ EH:

2. Ուշադրություն դարձրեք 'ապամագնիսացման կորին' և ծնկի կետին

Շարժիչի նախագծման ընթացքում մագնիսի գործառնական կետը պետք է շատ հեռու մնա ապամագնիսացման կորի «ծնկի կետից»: Առավելագույն աշխատանքային ջերմաստիճանի և առավելագույն ապամագնիսացնող հոսանքի պայմաններում մագնիսը դեռ պետք է աշխատի անվտանգ տարածքում: Ընտրելիս խնդրեք արտադրողին տրամադրել ապամագնիսացման կորեր և մոդելավորման տվյալներ տարբեր ջերմաստիճաններում:

3. Բարձրացնել ջերմային կառավարումը

• Օգտագործեք ջերմային քսուք կամ ջերմային բարձիկներ ստատորի և պատյանի միջև:

• Նախագծեք ջերմության ցրման պատշաճ ուղիներ՝ անհրաժեշտության դեպքում ավելացնելով հարկադիր օդ կամ հեղուկ սառեցում:

• Տեղադրեք ջերմաստիճանի տվիչները շարժիչի ներսում կամ ոլորունների մոտ:

• Խուսափեք շարժիչի երկարատև շահագործումից բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում:

4. Վերահսկել ընթացիկ և ծանրաբեռնվածության տևողությունը

Սահմանափակեք առավելագույն հոսանքը և տևողությունը՝ երկարատև ծանրաբեռնվածությունից խուսափելու համար: Այն կիրառությունների համար, որոնք պահանջում են կայուն պահման ոլորող մոմենտ, հաշվի առեք պահման հոսանքը նվազեցնելու կամ մեխանիկական արգելակների օգտագործումը որպես օժանդակություն:

5. Խուսափեք 'ստալ + բարձր հոսանք' համակցությունից

Կանգառի ժամանակ back-EMF-ը զրոյական է, և ամբողջ հոսանքը վերածվում է ջերմության. սա ապամագնիսացման ամենաբարձր ռիսկային սցենարներից մեկն է: Համակարգի նախագծումը պետք է խուսափի երկարատև խցիկի պայմաններից կամ իրականացնի կրպակների պաշտպանություն:

6. Պարբերաբար վերահսկել շարժիչի վիճակը

Մշտադիտարկելով այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են ետ-EMF հաստատունը, առանց բեռի հոսանքը և ջերմաստիճանի բարձրացումը, դուք կարող եք անուղղակիորեն որոշել, թե արդյոք տեղի է ունեցել ապամագնիսացում: Բարձրակարգ համակարգերը կարող են ներառել մոդելի վրա հիմնված առցանց վիճակի գնահատում:

VI. Ամփոփում

Մագնիսների բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացումը անշրջանակ ոլորող շարժիչներում «անտեսանելի, բայց մահացու» վտանգ է: Այն այնքան ակնհայտ չէ, որքան կոտրված լիսեռը կամ այրված ոլորունները, սակայն այն գաղտագողի խլում է շարժիչի ոլորող մոմենտն ու ճշգրտությունը:

Այնպիսի ծրագրերի համար, ինչպիսիք են ռոբոտաշինությունը, CNC պտտվող սեղանները և ուղիղ շարժման հոդերը,  ընտրության ընթացքում մի փոքր ավելի շատ ծախսելը բարձր ջերմաստիճանի մագնիսների վրա, դիզայնի մեջ թողնելով լրացուցիչ ջերմային լուսանցք և հսկողության տակ ավելացնելով ևս մեկ ծանրաբեռնված պաշտպանություն,  հաճախ կարող է կանխել աշխատանքի զգալի վատթարացումը և հետվաճառքի հետ կապված խնդիրները: