I. Жоғары жылдамдықтағы айналу кезіндегі 'Тірі қалу сынағы'
Контактісіз жұмыс істеу, жоғары тиімділік және өте жоғары айналу жылдамдығының артықшылықтары бар магниттік левитация қозғалтқыштары өнеркәсіптік үрлегіштер, компрессорлар және энергияны сақтайтын маховиктер сияқты жоғары деңгейлі жабдықтарда жиі қолданылуда. Дегенмен, айналу жылдамдығы минутына ондаған мың айналымға жеткенде немесе одан да жоғары болса, ротордағы тұрақты магниттер қатты 'тірі қалу сынағы'-на ұшырайды.
Мәселе қайда жатыр?
Магниттік левитация қозғалтқыштары әдетте тұрақты магнит материалы ретінде агломерленген NdFeB пайдаланады. NdFeB тамаша магниттік қасиеттерді, соның ішінде өте жоғары магниттік энергия өнімін және коэрцивтілікті ұсынса да, оның маңызды әлсіздігі бар: оның қысу күші оның созылу беріктігінен әлдеқайда жоғары . Ұнтақ металлургиясы арқылы өндірілген агломерленген NdFeB әдетте созылу беріктігі 80 МПа аспайды. Жоғары жылдамдықта орталықтан тепкіш күш тұрақты магнит ішінде айтарлықтай созылу кернеуін тудырады – 18 000 айн/мин жұмыс жағдайында, NdFeB центрден тепкіш кернеу 160 МПа-дан асуы мүмкін, бұл өз күшінің шегінен екі есе дерлік асуы мүмкін..
Бұл сынғыш материалдан жасалған арқан сияқты: ол қысуға еш қиындықсыз төтеп береді, бірақ кернеу кезінде оңай үзіледі. Қозғалтқыш жоғары жылдамдықпен айналғанда, тұрақты магниттер 'сыртқа лақтырылғандықтан' созу күштеріне ұшырайды. Шектеуден асқаннан кейін магнитті болат жарылып, сынып қалады немесе тіпті ротордың жарылуына әкеледі.
II. Көміртекті талшықты жең: магнитті болатқа арналған 'Тығыз сауыт'
Нәзік тұрақты магниттерді центрифугалық күштің әсерінен сынудан қалай қорғай аламыз? Бүгінгі таңда қол жетімді ең тиімді шешім - қосу . көміртекті талшықты жеңді тұрақты магниттердің үстіне
Көміртекті талшықтың созылу беріктігі 5000 МПа-дан асады, бұл NdFeB беріктік шегінен әлдеқайда асып түседі. Ең бастысы, титан қорытпасы сияқты дәстүрлі металл жеңдермен салыстырғанда, көміртекті талшықты жең үш негізгі артықшылықты ұсынады:
Жеңіл және жоғары беріктік – Көміртекті талшықтың меншікті беріктігі (беріктік-тығыздық қатынасы) металдарға қарағанда әлдеқайда жоғары, сондықтан жұқа және жеңіл материал жеткілікті қорғаныс күшін қамтамасыз ете алады.
Құйынды ток жоғалмайды – Көміртекті талшық нашар өткізгіш болып табылады, сондықтан ол металл гильзалар сияқты жоғары жиілікті құйынды ток шығынын тудырмайды, осылайша қосымша қуат жоғалту мен қыздыру мәселелерін болдырмайды.
Төмен термиялық кеңею – Көміртекті талшық жоғары температуралық жұмыс жағдайында жақсы өлшемдік тұрақтылықты қамтамасыз ететін төмен термиялық кеңею коэффициентіне ие.
III. Крекингке қарсы негізгі құпия: алдын ала стресс
Көміртекті талшықты жеңді қосу бәрі шешілді дегенді білдіре ме? Мүлдем емес.
Ең бастысы, гильза да, тұрақты магниттер де жоғары жылдамдықпен айналу кезінде центрифугалық күштің әсерінен радиалды кеңеюге ұшырайды. Егер гильза магниттердің үстіне жай ғана 'қондырылған' болса, олардың арасында бос орын пайда болады, өйткені гильзаның радиалды деформациясы көбінесе магниттерден үлкен болады. Саңылау пайда болғаннан кейін, жең магниттердегі шектеуді жоғалтады және магнитті болат әлі де жарылып кетеді.
Шешім тұрақты магниттерге үздіксіз 'алдын ала кернеуді' қолдану болып табылады.
Жең мен магниттер арасында интерференциялық сәйкестікті жасау арқылы (яғни, жеңнің ішкі диаметрі магниттердің сыртқы диаметрінен сәл кішірек), жең магниттерді мықтап орап, ішкі радиалды қысу кернеуін қолданатын 'тығыз костюм' сияқты әрекет етеді. Ротор жоғары жылдамдықпен айналғанда, бұл алдын ала кернеу орталықтан тепкіш күш әсерінен болатын созылу кернеуіне тиімді қарсы тұрады..
Зерттеулер көрсеткендей, кедергі 0,10 мм-ден асатын болса, тұрақты магниттердегі максималды ортадан тепкіш кернеу 160 МПа-дан 70 МПа-дан төменге дейін, олардың күш шегінен әлдеқайда төмен төмендеуі мүмкін. Төтенше жағдайларда (мысалы, 200 °C жоғары температура және шамадан тыс айналу), көміртекті талшықты жеңдегі құрсау кернеуі 1000 МПа-дан жоғары көтерілуі мүмкін болса да, көміртекті талшық материалының 1400 МПа беріктік шегіне қатысты жеткілікті қауіпсіздік шегі әлі де бар.
IV. Алдын ала стресске қалай жетуге болады? Екі технологиялық маршрут
Қазіргі уақытта көміртекті талшықты жеңде алдын ала кернеуге жетудің екі негізгі әдісі бар:
1-бағыт: кедергілер жинағы
Көміртекті талшықты жең бөлек дайындалады, содан кейін термиялық немесе суық фитинг арқылы роторға жиналады. Мысалы, роторды –190 °C-қа дейін салқындату гильзаны өте аз осьтік күшпен сырғытуға мүмкіндік береді; балама ретінде 25 кН-ге дейінгі басу күші бар осьтік престі фитинг әдісін қолдануға болады.
Дегенмен, бұл әдістің кемшіліктері бар: көміртекті талшық сынғыш және нашар беріктікке ие, ол кедергілерді құрастыру кезінде зақымдануға және жарықтарға бейім. Оның үстіне құрастыру процесі күрделі және кедергілерді бақылау қиын.
2-бағыт: жоғары кернеулі орам (жақсы шешім)
Көміртекті талшық ротордың бетіне тікелей оралады және орау процесінде жоғары кернеу қолданылады, бұл талшықтың әрбір қабатын тұрақты магнит бетіне тығыз орап алады. талшықтың тартқыштарына
Бұл әдістің нәзіктігі ораудың өзі алдын ала кернеуді қолдану процесі болып табылады . Талшықтың керілуін басқару арқылы дәстүрлі механикалық кедергі әдісін ауыстыра отырып, жеңге қажетті алдын ала кернеу өрісін орнатуға болады.
V. SDM-нің көміртекті талшықты орау процесі
Магниттік левитацияның жоғары жылдамдықты қозғалтқыш роторлары саласында Hangzhou SDM Magnetics Co., Ltd. жетілген игерді көміртекті талшықты орау процесін . Оның техникалық ерекшеліктері негізінен келесі аспектілерде көрінеді:
Жоғары кернеулі айналмалы орау технологиясы. SDM ротор бетіне айналмалы түрде көміртекті талшықты тікелей ораудың технологиялық бағытын қабылдайды. Орау кезінде көміртекті талшықтарға қолданылатын кернеуді дәл бақылау арқылы талшық қабаттары тұрақты магниттердің сыртқы бетіне тығыз сәйкес келеді. Бұл процесс бір уақытта гильзаны дайындау кезінде магниттерге қажетті алдын ала қатайту күшін қамтамасыз етеді, жарықтар қаупін болдырмайды және дәстүрлі кедергі құрастырумен байланысты құрастыру қиындықтарын болдырмайды.
Кернеу кестесін дәл бақылау. SDM процесі әртүрлі жұмыс талаптарына сәйкес кернеуді басқарудың әртүрлі режимдерін икемді түрде қолданады. Әр түрлі кернеуді бөлу қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін – мысалы, 'ішінде еркінірек, сырты тығыз' немесе 'ішінде тығызырақ, сыртында босрақ' - олар тұрақты кернеуді, тұрақты моментті немесе конустық кернеуді орау режимдерін таңдай алады. Орамның керілу қабатын қабат бойынша басқара отырып, талшық қабаттарындағы қалдық кернеуді идеалды күйге дейін біркелкі бөлуге болады.
Алдын ала қатайту күшін сандық тексеру. SDM теориялық есептеуден бастап соңғы элементтерді модельдеуге және соңында эксперименттік тексеруге дейінгі толық техникалық тұйық циклды құрды. Тұрақты магниттерде жоғары керілген көміртекті талшықты жең арқылы жасалған алдын ала қатайту күші үшін эксперименттік сынақ нәтижелері мен аналитикалық есептеулер арасындағы орташа қателік 8,56%, ал соңғы элементтерді модельдеуге қатысты орташа қателік 7,88% құрайды – дәлдіктің бұл деңгейі алдын ала кернеудің сенімділігіне толық кепілдік береді.
Біріктірілген толық процесс мүмкіндігі. Көміртекті талшықты материалды таңдаудан, құрылымдық дизайннан және электромагниттік дизайннан бастап қалыптау құрастыру процестеріне, жабдықты өндіруге және тексеру мен сынауға дейін SDM толық техникалық мүмкіндікке ие. Компанияның штаб-пәтері Ханчжоуда орналасқан және тұтынушыларға магниттерден роторлы жинақтарға дейін толық тізбекті шешімді ұсынуға мүмкіндік беретін салалық сауданың біріктірілген орналасуына ие.
Дәл осы тазартылған көміртекті талшықты орау процесінде SDM магниттік левитациясының жоғары жылдамдықты қозғалтқыш роторлары жоғары жылдамдықты центрифугалық жағдайларда магнитті болат крекингін тиімді болдырмайды, ротордың қауіпсіз, тұрақты және сенімді жұмысын қамтамасыз ете алады, минутына ондаған мың айналымдар.
