고급 서보 모터 제조 작업장에서 엔지니어들은 수십 년 동안 업계를 괴롭혀온 문제인 약한 자기장 왜곡을 제거하기 위해 자석 타일의 접합 각도를 신중하게 조정합니다. 오늘날 이 과제는 심리스 링을 통해 조용히 해결되고 있습니다.
소결된 NdFeB 방사형 자기 링은 점차적으로 전통적인 분할 자석 타일 접합 솔루션을 대체하고 있습니다. 이 통합 자기 링은 자기 손실 및 조립의 어려움과 같은 기존 타일 모양의 블록 접합의 단점을 극복합니다.
자석 타일을 고정하기 위해 연자성 재료 프레임 구조가 필요한 기존의 접합형 자기 링과 달리 방사 자기 링은 보다 균일한 자기장 분포를 갖는 특수 방향의 링 모양 영구 자석 유형으로 모터 에어 갭 자기장의 정현파 정도를 효과적으로 개선합니다.
01 기술 업그레이드 배경
기존의 영구 자석 브러시리스 모터는 대부분 자석 타일 접합을 사용하여 링 모양의 자기 회로를 형성하지만 이 설계에는 명백한 결함이 있습니다. 자석 타일 접합 솔루션은 타일을 고정하기 위해 연자성 재료 프레임 구조가 필요하므로 상당한 자속 손실이 발생하고 모터 역률 및 효율에 큰 영향을 미칩니다.
더 중요한 것은 접합된 자기 링은 높은 처리 정확도 요구 사항, 어려운 조립, 자극 전이의 부드러움 부족 및 심각한 모터 소음으로 인해 어려움을 겪고 있다는 것입니다. 인공 지능 및 자동화 기술의 급속한 발전으로 소형화, 경량, 효율적인 모터에 대한 시장 수요가 계속 확대되어 기존 자석 타일 접합 기술이 현재 기술 요구 사항을 충족하기에 점점 더 부적합해졌습니다.
이러한 기술적 어려운 상황으로 인해 차세대 영구 자석 솔루션인 NdFeB 방사 자기 링의 연구 및 적용이 촉진되었습니다. 기존 자석 타일과 비교하여 방사 링은 소형, 고성능 영구 자석 모터 및 센서 제조에 선호되는 핵심 재료 구성 요소로 부상했습니다.
02 핵심 기술 비교: 방사 링 vs. 분할 자석 타일
방사 링과 기존 분할 자석 타일은 여러 차원에서 크게 다릅니다. 측면에서 구조적 무결성 방사 자기 링은 일체형으로 형성되는 반면 분할된 자석 타일은 여러 개의 독립적인 자기 블록으로 조립됩니다.
측면에서 자기장 균일성 방사 자기 링은 정현파 파형과 자극 사이의 작은 전이 영역을 갖는 연속 자기장 분포를 갖는 반면 분할된 자석 타일은 명백한 자기장 왜곡과 국부적 약점 영역을 나타냅니다.
조립의 복잡성 또한 중요한 고려 사항입니다. 방사 링의 조립 공정이 단순화되어 자석 타일 절단, 위치 지정, 접합 등 10개 이상의 단계가 필요하지 않습니다. 대조적으로 분할된 자석 타일은 복잡한 조립 공정과 여러 처리 단계가 필요합니다.
의 관점에서 보면 구조적 강도 방사링을 전체적으로 소결하여 접합이나 접합에 따른 물리적 연결취약점을 없애고 내충격성, 내진동성이 우수합니다. 이에 비해 분할형 자석 타일은 물리적 연결 약점이 있습니다.
측면에서 비용 효율성 방사 링은 초기 제조 비용이 높지만 수명주기 비용 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. 반면 분할형 자석 타일은 복잡한 프로세스와 성능 제한으로 인해 장기적인 비용 단점을 안고 있습니다.
또한 측면에서 모터 성능 방사 링은 모터 에어 갭 자기장의 정현파 각도를 크게 향상시켜 작동 소음과 진동을 줄입니다. 그러나 분할된 자석 타일은 자기장의 왜곡과 타일 사이의 틈으로 인해 모터 작동이 불안정하고 소음이 높아집니다.
03 기술분류 및 제조공정
NdFeB 방사선 자기 링은 제조 방법에 따라 접착 NdFeB 방사선 자기 링, 열간 압출 NdFeB 방사선 자기 링, 분말 야금 소결 NdFeB 방사선 자기 링 등 여러 유형으로 분류될 수 있습니다.
결합 공정은 상대적으로 성숙하고 저렴하므로 결합된 NdFeB 방사선 링이 가장 큰 생산 점유율을 차지합니다. 그러나 결합된 자기 링은 밀도와 성능이 낮아 고급 애플리케이션 시나리오에서의 개발이 제한됩니다.
대조적으로, 고성능 소결 및 열간 압착/열간 변형된 NdFeB 방사 자기 링은 더 높은 자기 성능을 제공하지만 더 큰 기술적 과제에 직면합니다. NdFeB 입자의 쉬운 자화 축 방향과 단단한 자화 축 방향 사이의 수축률 및 열팽창 계수의 상당한 차이로 인해 이러한 자기 링은 준비, 자화 및 조립 중에 조각화되기 쉽고 완제품 가격이 낮고 일반적으로 가격이 더 높습니다.
04 다중 도메인 애플리케이션
NdFeB 방사 자기 링은 여러 고급 분야에서 광범위한 응용 가능성을 보여주었습니다. 산업 자동화 분야에서 방사 링은 서보 모터 및 산업용 로봇과 같은 고속, 고정밀 제어 모터에 특히 적합합니다.
국내에서 개발한 방사형 다극 자기 링은 파일럿 테스트를 통과했으며 다운스트림 기업의 서보 모터 프로젝트에 성공적으로 적용되어 중국의 수입 서보 모터에 대한 장기적인 의존도를 깨뜨렸습니다. 테스트에 따르면 이러한 자기 링을 사용하는 모터는 기존 자석 타일 솔루션에 비해 출력이 최소 10% 증가한 것으로 나타났습니다.
센서 기술 분야에서 NdFeB 자기 링도 중요한 역할을 합니다. 중국 과학 아카데미 허페이 물리 과학 연구소의 연구원들은 산화질소 및 이산화질소와 같은 가스를 감지하기 위해 NdFeB 영구 자석 링 배열을 기반으로 하는 패러데이 회전 분광 센서를 개발했습니다.
이 센서는 비등거리 형태로 배열된 14개의 동일한 NdFeB 영구 자석 링을 사용하여 평균 자기장 강도가 346가우스에 달하는 안정적인 정적 자기장을 생성합니다. 이는 기존 전자기 코일 솔루션에 비해 전력 소비를 크게 줄입니다.
자동차 및 고급 장비 분야에서 장비 자동화, 정밀성 및 영구 자석 모터 설계 및 제조 기술이 발전함에 따라 소결 NdFeB 다극 방사선 자기 링을 사용하는 고성능 영구 자석 서보 모터는 자동차, CNC 공작 기계, 가전 제품, 컴퓨터, 로봇 및 기타 분야에서 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.
05 기술적 과제와 미래 동향
NdFeB 방사선 링 기술은 여러 가지 과제에 직면해 있으며 가장 눈에 띄는 것은 복잡한 준비 기술 입니다 . NdFeB 재료는 준비, 자화 및 조립 중에 조각화되기 쉽기 때문에 완제품 가격이 낮아지고 일반적으로 가격이 높아집니다.
크기 제한 도 중요한 문제입니다. 열간 압착 방사 링은 대부분 벽이 얇은 자기 링으로, 직경이 대부분 30mm 미만이고 벽 두께가 3mm 미만입니다. 소결 방사 링은 외경이 200mm를 초과하여 제조될 수 있지만, 인증된 가격 및 비용 제약으로 인해 시장에서는 대부분 외경이 100mm 미만인 소직경 자석 링으로 제한됩니다.
하지만 이 분야에서는 중국이 따라잡고 있다. '영구자석 링 부품 및 그 제조방법'에 대한 한 팀의 연구로 국가발명특허인정을 획득하였습니다.
소결된 NdFeB 방사 자기 링의 공정이 특히 방향 자기장 설계 및 방향 방법의 추가 개발 및 최적화를 통해 지속적으로 최적화되고 개선됨에 따라 이 기술은 향후 몇 년 내에 더 큰 혁신을 달성할 것으로 예상됩니다.
SDM 방사 링 제품은 고성능 영구 자석 모터, 정밀 센서 및 자기장 안정성에 대한 요구 사항이 높은 기타 분야에 널리 사용되었습니다.
