NdFeB-stralingsring: een nieuwe generatie kerntechnologie die toonaangevend is in de transformatie van het ontwerp van magnetische circuits
In de productiewerkplaats van hoogwaardige servomotoren passen ingenieurs zorgvuldig de lashoeken van magneettegels aan, in een poging zwakke magnetische veldvervormingen te elimineren – een probleem dat de industrie al tientallen jaren plaagt. Tegenwoordig wordt deze uitdaging stilletjes opgelost door een naadloze ring.
Gesinterde NdFeB radiaal georiënteerde magnetische ringen vervangen geleidelijk de traditionele gesegmenteerde magneettegellasoplossingen. Deze geïntegreerde magnetische ring overwint de nadelen van het traditionele tegelvormige bloklassen, zoals magnetisch verlies en moeilijke montage.
In tegenstelling tot traditionele gesplitste magnetische ringen, die een framestructuur van zacht magnetisch materiaal vereisen om de magneettegels te bevestigen, zijn magnetische stralingsringen een soort speciaal georiënteerde ringvormige permanente magneet met een meer uniforme magnetische veldverdeling, waardoor de sinusoïdale mate van het magnetische veld van de luchtspleet van de motor effectief wordt verbeterd.
01 Achtergrond van technologische upgrade
Traditionele borstelloze motoren met permanente magneet maken meestal gebruik van magneettegels om een ringvormig magnetisch circuit te vormen, maar dit ontwerp vertoont duidelijke gebreken. De oplossing voor het verbinden van magneettegels vereist een framestructuur van zacht magnetisch materiaal om de tegels te bevestigen, wat leidt tot aanzienlijk verlies van magnetische flux en een grote invloed heeft op de arbeidsfactor en de efficiëntie van de motor.
Wat nog belangrijker is, is dat gesplitste magnetische ringen lijden aan hoge vereisten voor verwerkingsnauwkeurigheid, moeilijke montage, slechte gladheid van magnetische poolovergangen en ernstig motorgeluid. Met de snelle ontwikkeling van kunstmatige intelligentie en automatiseringstechnologieën blijft de marktvraag naar geminiaturiseerde, lichtgewicht en efficiënte motoren groeien, waardoor de traditionele technologie voor het verbinden van magneettegels steeds ontoereikend wordt om aan de huidige technische eisen te voldoen.
Deze technologisch moeilijke situatie heeft het onderzoek en de toepassing van een nieuwe generatie permanente magneetoplossingen gestimuleerd: magnetische ringen met NdFeB-straling. Vergeleken met traditionele magneettegels zijn stralingsringen de belangrijkste materiaalcomponent bij uitstek geworden voor de productie van kleine, krachtige permanente magneetmotoren en sensoren.
02 Vergelijking kerntechnologie: stralingsring versus gesegmenteerde magneettegels
Stralingsringen en traditionele gesegmenteerde magneettegels verschillen aanzienlijk in meerdere dimensies. In termen van structurele integriteit zijn magnetische stralingsringen integraal gevormd, terwijl gesegmenteerde magneettegels zijn samengesteld uit meerdere onafhankelijke magnetische blokken.
In termen van uniformiteit van het magnetische veld hebben magnetische stralingsringen een continue magnetische veldverdeling met een sinusoïdale golfvorm en kleine overgangszones tussen magnetische polen, terwijl gesegmenteerde magneettegels duidelijke magnetische veldvervormingen en lokale zwaktegebieden vertonen.
De complexiteit van de assemblage is ook een belangrijke overweging. Het assemblageproces voor stralingsringen is vereenvoudigd, waardoor meer dan tien stappen zoals het snijden, positioneren en lijmen van magneettegels worden geëlimineerd. Gesegmenteerde magneettegels vereisen daarentegen complexe montageprocessen en meerdere verwerkingsstappen.
Vanuit het perspectief van structurele sterkte worden stralingsringen als geheel gesinterd, waardoor fysieke verbindingszwakheden door splitsing of binding worden geëlimineerd, en ze vertonen uitstekende slagvastheid en trillingsweerstand. Ter vergelijking: gesegmenteerde magneettegels hebben zwakke punten in de fysieke verbinding.
In termen van kosteneffectiviteit bieden stralingsringen weliswaar hogere initiële productiekosten, maar bieden ze aanzienlijke voordelen op het gebied van de levenscycluskosten. Gesegmenteerde magneettegels lijden daarentegen onder kostennadelen op de lange termijn als gevolg van complexe processen en prestatiebeperkingen.
Bovendien verbeteren stralingsringen, in termen van motorprestaties , de sinusoïdale mate van het magnetische veld van de luchtspleet van de motor aanzienlijk, waardoor operationele geluiden en trillingen worden verminderd. Gesegmenteerde magneettegels veroorzaken echter een instabiele motorwerking en meer geluid als gevolg van magnetische veldvervormingen en openingen tussen de tegels.
03 Technische classificatie en productieprocessen
NdFeB-straling magnetische ringen kunnen worden onderverdeeld in verschillende typen op basis van productiemethoden: gebonden NdFeB-straling magnetische ringen, heet-geëxtrudeerde NdFeB-straling magnetische ringen en poedermetallurgie gesinterde NdFeB-straling magnetische ringen.
Het bindingsproces is relatief volwassen en goedkoop, dus gebonden NdFeB-stralingsringen zijn verantwoordelijk voor het grootste productieaandeel. Gebonden magnetische ringen hebben echter een lagere dichtheid en prestaties, waardoor hun ontwikkeling in geavanceerde toepassingsscenario's wordt beperkt.
Daarentegen bieden hoogwaardige gesinterde en heetgeperste/heet-vervormde magnetische NdFeB-stralingsringen hogere magnetische prestaties, maar worden ze geconfronteerd met grotere technische uitdagingen. Vanwege aanzienlijke verschillen in krimpverhoudingen en thermische uitzettingscoëfficiënten tussen de richtingen van de gemakkelijke magnetisatie-as en de harde magnetisatie-as van NdFeB-korrels, zijn deze magnetische ringen gevoelig voor fragmentatie tijdens voorbereiding, magnetisatie en assemblage, wat resulteert in lage eindproducttarieven en over het algemeen hogere prijzen.
04 Multi-domeinapplicaties
Magnetische ringen met NdFeB-straling hebben brede toepassingsmogelijkheden aangetoond in meerdere high-end velden. Op het gebied van industriële automatisering zijn stralingsringen bijzonder geschikt voor snelle en uiterst nauwkeurige besturingsmotoren, zoals servomotoren en industriële robots.
In eigen land ontwikkelde meerpolige magnetische ringen met straling hebben pilottests doorstaan en worden met succes toegepast op servomotorprojecten van stroomafwaartse bedrijven, waardoor de langdurige afhankelijkheid van geïmporteerde servomotoren in China wordt doorbroken. Volgens tests laten motoren die dergelijke magnetische ringen gebruiken een vermogenstoename van minstens 10% zien in vergelijking met traditionele magneettegeloplossingen.
Op het gebied van sensortechnologie spelen ook magnetische NdFeB-ringen een belangrijke rol. Onderzoekers van de Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academie van Wetenschappen, hebben een Faraday-rotatiespectroscopiesensor ontwikkeld op basis van een NdFeB permanente magneetringarray voor het detecteren van gassen zoals stikstofmonoxide en stikstofdioxide.
Deze sensor maakt gebruik van 14 identieke NdFeB permanente magneetringen die in een niet-equidistante vorm zijn gerangschikt om een stabiel statisch magnetisch veld te genereren, met een gemiddelde magnetische veldsterkte van 346 Gauss. Vergeleken met traditionele elektromagnetische spoeloplossingen vermindert dit het energieverbruik aanzienlijk.
Op het gebied van de automobielsector en hoogwaardige apparatuur hebben, met de vooruitgang op het gebied van apparatuurautomatisering, precisie en ontwerp- en productietechnologieën voor permanente magneetmotoren, krachtige servomotoren met permanente magneet die gebruik maken van gesinterde NdFeB meerpolige magnetische stralingsringen brede toepassingsmogelijkheden in auto's, CNC-werktuigmachines, huishoudelijke apparaten, computers, robots en andere gebieden.
05 Technologische uitdagingen en toekomstige trends
De NdFeB-stralingsringtechnologie wordt geconfronteerd met meerdere uitdagingen, waarvan de meest prominente de complexe voorbereidingstechnologie is . NdFeB-materialen zijn gevoelig voor fragmentatie tijdens de voorbereiding, magnetisatie en assemblage, wat resulteert in lage eindproducttarieven en over het algemeen hogere prijzen.
Groottebeperkingen zijn ook een belangrijk probleem. Heetgeperste stralingsringen zijn meestal dunwandige magnetische ringen, met diameters meestal minder dan 30 mm en wanddiktes minder dan 3 mm. Hoewel gesinterde stralingsringen kunnen worden vervaardigd met een buitendiameter van meer dan 200 mm, zijn ze op de markt meestal beperkt tot magnetische ringen met een kleine diameter en een buitendiameter van minder dan 100 mm vanwege gekwalificeerde snelheids- en kostenbeperkingen.
China is echter bezig met een inhaalslag op dit gebied. Voor het onderzoek van een bepaald team naar 'Een permanente magneetringcomponent en de bereidingsmethode ervan' is nationale patenttoestemming verkregen.
Naarmate het proces van gesinterde NdFeB-stralingsmagnetische ringen voortdurend wordt geoptimaliseerd en verbeterd, vooral met de verdere ontwikkeling en optimalisatie van het ontwerp en de oriëntatiemethoden van oriëntatiemagnetische velden, wordt verwacht dat deze technologie de komende jaren grotere doorbraken zal bereiken.
SDM-stralingsringproducten worden op grote schaal gebruikt in krachtige permanente magneetmotoren, precisiesensoren en andere velden met hoge eisen aan de stabiliteit van het magnetische veld.
