Anel de radiação NdFeB: uma nova geração de tecnologia central liderando a transformação do design de circuitos magnéticos
Na oficina de fabricação de servomotores de última geração, os engenheiros ajustam cuidadosamente os ângulos de emenda das placas magnéticas, tentando eliminar distorções fracas do campo magnético – um problema que tem atormentado a indústria há décadas. Hoje, esse desafio está sendo resolvido discretamente por um anel sem costura.
Os anéis magnéticos sinterizados de NdFeB orientados radialmente estão substituindo gradualmente as soluções tradicionais de emenda de telhas magnéticas segmentadas. Este anel magnético integrado supera as desvantagens da emenda tradicional de blocos em forma de ladrilho, como perda magnética e montagem difícil.
Ao contrário dos anéis magnéticos emendados tradicionais, que requerem uma estrutura de material magnético macio para fixar as telhas magnéticas, os anéis magnéticos de radiação são um tipo de ímã permanente em forma de anel especialmente orientado com uma distribuição de campo magnético mais uniforme, melhorando efetivamente o grau sinusoidal do campo magnético do entreferro do motor.
01 Antecedentes da Atualização Tecnológica
Os motores sem escova de ímã permanente tradicionais usam principalmente emendas de placas magnéticas para formar um circuito magnético em forma de anel, mas esse projeto tem falhas óbvias. A solução de emenda de ladrilhos magnéticos requer uma estrutura de material magnético macio para fixar os ladrilhos, levando a uma perda significativa de fluxo magnético e afetando muito o fator de potência e a eficiência do motor.
Mais importante ainda, os anéis magnéticos emendados sofrem com requisitos de alta precisão de processamento, montagem difícil, pouca suavidade nas transições do pólo magnético e ruído severo do motor. Com o rápido desenvolvimento da inteligência artificial e das tecnologias de automação, a demanda do mercado por motores miniaturizados, leves e eficientes continua a se expandir, tornando a tecnologia tradicional de emenda de placas magnéticas cada vez mais inadequada para atender aos requisitos técnicos atuais.
Esta difícil situação tecnológica estimulou a pesquisa e aplicação de uma nova geração de soluções de ímã permanente – anéis magnéticos de radiação NdFeB. Em comparação com as telhas magnéticas tradicionais, os anéis de radiação surgiram como o principal componente de material preferido para a fabricação de pequenos motores e sensores de ímã permanente de alto desempenho.
02 Comparação de tecnologia principal: anel de radiação vs. blocos magnéticos segmentados
Os anéis de radiação e os blocos magnéticos segmentados tradicionais diferem significativamente em múltiplas dimensões. Em termos de integridade estrutural , os anéis magnéticos de radiação são formados integralmente, enquanto as placas magnéticas segmentadas são montadas a partir de vários blocos magnéticos independentes.
Em termos de uniformidade do campo magnético , os anéis magnéticos de radiação têm uma distribuição contínua do campo magnético com uma forma de onda senoidal e pequenas zonas de transição entre os pólos magnéticos, enquanto os blocos magnéticos segmentados exibem distorções óbvias do campo magnético e áreas de fraqueza local.
A complexidade da montagem também é uma consideração importante. O processo de montagem dos anéis de radiação é simplificado, eliminando mais de dez etapas, como corte, posicionamento e colagem do ladrilho magnético. Em contraste, os blocos magnéticos segmentados requerem processos de montagem complexos e múltiplas etapas de processamento.
Do ponto de vista da resistência estrutural , os anéis de radiação são sinterizados como um todo, eliminando os pontos fracos da conexão física devido à emenda ou colagem, e apresentam excelente resistência ao impacto e à vibração. Em comparação, os blocos magnéticos segmentados apresentam pontos fracos de conexão física.
Em termos de custo-benefício , embora os anéis de radiação tenham custos iniciais de fabricação mais elevados, eles oferecem vantagens significativas nos custos do ciclo de vida. As telhas magnéticas segmentadas, por outro lado, sofrem de desvantagens de custo a longo prazo devido a processos complexos e limitações de desempenho.
Além disso, em termos de desempenho do motor , os anéis de radiação melhoram significativamente o grau sinusoidal do campo magnético do entreferro do motor, reduzindo o ruído operacional e a vibração. As placas magnéticas segmentadas, no entanto, causam operação instável do motor e maior ruído devido a distorções do campo magnético e lacunas entre as placas.
03 Classificação Técnica e Processos de Fabricação
Os anéis magnéticos de radiação NdFeB podem ser categorizados em vários tipos com base nos métodos de fabricação: anéis magnéticos de radiação NdFeB ligados, anéis magnéticos de radiação NdFeB extrudados a quente e anéis magnéticos de radiação NdFeB sinterizados por metalurgia do pó.
O processo de ligação é relativamente maduro e barato, de modo que os anéis de radiação NdFeB ligados representam a maior parcela da produção. No entanto, os anéis magnéticos ligados têm menor densidade e desempenho, limitando o seu desenvolvimento em cenários de aplicação de ponta.
Em contraste, os anéis magnéticos de radiação NdFeB sinterizados e prensados a quente/deformados a quente de alto desempenho oferecem maior desempenho magnético, mas enfrentam maiores desafios técnicos. Devido às diferenças significativas nas taxas de encolhimento e nos coeficientes de expansão térmica entre as direções do eixo de magnetização fácil e do eixo de magnetização rígido dos grãos de NdFeB, esses anéis magnéticos são propensos à fragmentação durante a preparação, magnetização e montagem, resultando em baixas taxas de produto acabado e preços geralmente mais altos.
04 Aplicativos Multi-Domínios
Os anéis magnéticos de radiação NdFeB demonstraram amplas perspectivas de aplicação em vários campos de alta tecnologia. No campo da automação industrial , os anéis de radiação são particularmente adequados para motores de controle de alta velocidade e alta precisão, como servomotores e robôs industriais.
Os anéis magnéticos multipolares de radiação desenvolvidos internamente passaram em testes piloto e são aplicados com sucesso em projetos de servomotores de empresas downstream, quebrando a dependência de longo prazo de servomotores importados na China. De acordo com os testes, os motores que utilizam esses anéis magnéticos apresentam um aumento de potência de pelo menos 10% em comparação com as soluções tradicionais de placas magnéticas.
No campo da tecnologia de sensores , os anéis magnéticos NdFeB também desempenham um papel importante. Pesquisadores dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei, Academia Chinesa de Ciências, desenvolveram um sensor de espectroscopia de rotação Faraday baseado em um conjunto de anéis magnéticos permanentes NdFeB para detectar gases como óxido nítrico e dióxido de nitrogênio.
Este sensor usa 14 anéis magnéticos permanentes NdFeB idênticos dispostos de forma não equidistante para gerar um campo magnético estático estável, com uma intensidade média de campo magnético atingindo 346 Gauss. Em comparação com soluções tradicionais de bobinas eletromagnéticas, isso reduz significativamente o consumo de energia.
Nos campos automotivo e de equipamentos de última geração , com o avanço da automação de equipamentos, precisão e tecnologias de design e fabricação de motores de ímã permanente, servomotores de ímã permanente de alto desempenho usando anéis magnéticos de radiação multipolar NdFeB sinterizados têm amplas perspectivas de aplicação em automóveis, máquinas-ferramentas CNC, eletrodomésticos, computadores, robôs e outros campos.
05 Desafios Tecnológicos e Tendências Futuras
A tecnologia de anel de radiação NdFeB enfrenta vários desafios, sendo o mais proeminente a tecnologia de preparação complexa . Os materiais NdFeB são propensos à fragmentação durante a preparação, magnetização e montagem, resultando em baixas taxas de produtos acabados e preços geralmente mais elevados.
As limitações de tamanho também são um problema significativo. Os anéis de radiação prensados a quente são, em sua maioria, anéis magnéticos de paredes finas, com diâmetros geralmente abaixo de 30 mm e espessuras de parede abaixo de 3 mm. Embora os anéis de radiação sinterizados possam ser fabricados com diâmetros externos superiores a 200 mm, eles são principalmente limitados a anéis magnéticos de pequeno diâmetro com diâmetros externos abaixo de 100 mm no mercado devido à taxa qualificada e às restrições de custo.
No entanto, a China está a recuperar neste domínio. A pesquisa de uma certa equipe sobre 'Um componente de anel magnético permanente e seu método de preparação' obteve autorização de patente de invenção nacional.
À medida que o processo de anéis magnéticos de radiação NdFeB sinterizados continua a ser otimizado e melhorado, particularmente com maior desenvolvimento e otimização do projeto de campo magnético de orientação e métodos de orientação, espera-se que esta tecnologia alcance maiores avanços nos próximos anos.
Os produtos de anel de radiação SDM têm sido amplamente utilizados em motores de ímã permanente de alto desempenho, sensores de precisão e outros campos com altos requisitos de estabilidade de campo magnético.
