Inel de radiație NdFeB: o nouă generație de tehnologie de bază care conduce transformarea designului circuitelor magnetice
În atelierul de producție de servomotoare de ultimă generație, inginerii ajustează cu atenție unghiurile de îmbinare ale plăcilor magnetice, încercând să elimine distorsiunile slabe ale câmpului magnetic - o problemă care afectează industria de zeci de ani. Astăzi, această provocare este rezolvată în liniște printr-un inel fără sudură.
Inelele magnetice sinterizate NdFeB orientate radial înlocuiesc treptat soluțiile tradiționale de îmbinare a plăcilor cu magnet segmentat. Acest inel magnetic integrat depășește dezavantajele îmbinării blocurilor tradiționale în formă de țiglă, cum ar fi pierderea magnetică și asamblarea dificilă.
Spre deosebire de inelele magnetice tradiționale îmbinate, care necesită o structură de cadru de material magnetic moale pentru a fixa plăcile magnetice, inelele magnetice de radiație sunt un tip de magnet permanent special orientat în formă de inel, cu o distribuție mai uniformă a câmpului magnetic, îmbunătățind în mod eficient gradul sinusoidal al câmpului magnetic al gazului motor.
01 Contextul actualizării tehnologice
Motoarele tradiționale fără perii cu magnet permanenți folosesc în mare parte îmbinarea plăcilor cu magnet pentru a forma un circuit magnetic în formă de inel, dar acest design are defecte evidente. Soluția de îmbinare a plăcilor magnetice necesită o structură de cadru din material magnetic moale pentru a fixa plăcile, ceea ce duce la pierderi semnificative de flux magnetic și afectând foarte mult factorul de putere și eficiența motorului.
Mai important, inelele magnetice îmbinate suferă de cerințe ridicate de precizie de procesare, asamblare dificilă, netezime slabă a tranzițiilor polilor magnetici și zgomot sever al motorului. Odată cu dezvoltarea rapidă a inteligenței artificiale și a tehnologiilor de automatizare, cererea pieței pentru motoare miniaturizate, ușoare și eficiente continuă să se extindă, făcând tehnologia tradițională de îmbinare a plăcilor cu magnet din ce în ce mai inadecvată pentru a îndeplini cerințele tehnice actuale.
Această situație tehnologică dificilă a stimulat cercetarea și aplicarea unei noi generații de soluții cu magnet permanenți - inele magnetice cu radiații NdFeB. În comparație cu plăcile de magnet tradiționale, inelele de radiație au apărut ca componenta cheie preferată a materialului pentru fabricarea de motoare și senzori cu magneti permanenți mici, de înaltă performanță.
02 Comparație cu tehnologia de bază: inel de radiație vs. plăci cu magnet segmentat
Inelele de radiație și plăcile tradiționale cu magnet segmentate diferă semnificativ în mai multe dimensiuni. În ceea ce privește integritatea structurală , inelele magnetice de radiație sunt formate integral, în timp ce plăcile magnetice segmentate sunt asamblate din mai multe blocuri magnetice independente.
În ceea ce privește uniformitatea câmpului magnetic , inelele magnetice de radiație au o distribuție continuă a câmpului magnetic cu o formă de undă sinusoidală și zone de tranziție mici între polii magnetici, în timp ce plăcile magnetice segmentate prezintă distorsiuni evidente ale câmpului magnetic și zone de slăbiciune locală.
Complexitatea asamblarii este, de asemenea, un aspect important. Procesul de asamblare a inelelor de radiație este simplificat, eliminând mai mult de zece pași, cum ar fi tăierea, poziționarea și lipirea plăcilor cu magnet. În schimb, plăcile cu magnet segmentate necesită procese complexe de asamblare și mai multe etape de procesare.
Din perspectiva rezistenței structurale , inelele de radiație sunt sinterizate ca un întreg, eliminând slăbiciunile conexiunii fizice de la îmbinare sau lipire și prezintă o rezistență excelentă la impact și rezistență la vibrații. În comparație, plăcile magnetice segmentate au deficiențe fizice ale conexiunii.
În ceea ce privește eficiența costurilor , deși inelele de radiație au costuri inițiale de fabricație mai mari, acestea oferă avantaje semnificative în costurile ciclului de viață. Plăcile magnetice segmentate, pe de altă parte, suferă de dezavantaje de cost pe termen lung din cauza proceselor complexe și a limitărilor de performanță.
În plus, în ceea ce privește performanța motorului , inelele de radiație îmbunătățesc semnificativ gradul sinusoidal al câmpului magnetic al întrefierului motorului, reducând zgomotul și vibrațiile de funcționare. Plăcile magnetice segmentate, totuși, provoacă funcționare instabilă a motorului și zgomot mai mare din cauza distorsiunilor câmpului magnetic și a golurilor dintre plăci.
03 Clasificare tehnică și procese de fabricație
Inelele magnetice cu radiații NdFeB pot fi clasificate în mai multe tipuri, pe baza metodelor de fabricație: inele magnetice cu radiații NdFeB legate, inele magnetice cu radiații NdFeB extrudate la cald și inele magnetice cu radiații NdFeB sinterizate din metalurgia pulberilor.
Procesul de lipire este relativ matur și ieftin, astfel încât inelele de radiație NdFeB legate reprezintă cea mai mare cotă de producție. Cu toate acestea, inelele magnetice legate au o densitate și o performanță mai scăzute, limitând dezvoltarea lor în scenarii de aplicații de vârf.
În schimb, inelele magnetice cu radiații NdFeB sinterizate și presate la cald/deformate la cald de înaltă performanță oferă performanțe magnetice mai mari, dar se confruntă cu provocări tehnice mai mari. Datorită diferențelor semnificative în raporturile de contracție și coeficienții de dilatare termică între direcțiile axei de magnetizare ușoară și a axei de magnetizare dură ale granulelor NdFeB, aceste inele magnetice sunt predispuse la fragmentare în timpul pregătirii, magnetizării și asamblarii, rezultând rate scăzute ale produsului finit și, în general, prețuri mai mari.
04 Aplicații cu mai multe domenii
Inelele magnetice cu radiații NdFeB au demonstrat perspective largi de aplicare în mai multe câmpuri high-end. În domeniul automatizării industriale , inelele de radiație sunt potrivite în special pentru motoarele de control de mare viteză și precizie, cum ar fi servomotoarele și roboții industriali.
Inelele magnetice multipolare cu radiații dezvoltate pe plan intern au trecut testele pilot și sunt aplicate cu succes proiectelor de servomotoare ale întreprinderilor din aval, rupând dependența pe termen lung de servomotoarele importate în China. Conform testelor, motoarele care folosesc astfel de inele magnetice prezintă o creștere de cel puțin 10% a puterii în comparație cu soluțiile tradiționale de plăci magnetice.
În domeniul tehnologiei senzorilor , inelele magnetice NdFeB joacă, de asemenea, un rol important. Cercetătorii de la Institutul de Științe Fizice Hefei, Academia Chineză de Științe, au dezvoltat un senzor de spectroscopie de rotație Faraday bazat pe o rețea de inele cu magnet permanent NdFeB pentru detectarea gazelor precum oxidul de azot și dioxidul de azot.
Acest senzor folosește 14 inele de magnet permanenți NdFeB identice dispuse într-o formă neechidistantă pentru a genera un câmp magnetic static stabil, cu o intensitate medie a câmpului magnetic care atinge 346 Gauss. În comparație cu soluțiile tradiționale de bobine electromagnetice, acest lucru reduce semnificativ consumul de energie.
În domeniul auto și al echipamentelor de ultimă generație , odată cu avansarea în domeniul automatizării echipamentelor, al preciziei și al tehnologiilor de proiectare și fabricare a motoarelor cu magnet permanenți, servomotoarele cu magnet permanenți de înaltă performanță care utilizează inele magnetice cu radiații multipolare NdFeB sinterizate au perspective largi de aplicare în automobile, mașini-unelte CNC, aparate de uz casnic, computere, roboți și alte domenii.
05 Provocări tehnologice și tendințe viitoare
Tehnologia inelului de radiații NdFeB se confruntă cu multiple provocări, cea mai proeminentă fiind tehnologia de pregătire complexă . Materialele NdFeB sunt predispuse la fragmentare în timpul pregătirii, magnetizării și asamblarii, rezultând rate scăzute ale produsului finit și, în general, prețuri mai mari.
Limitările de dimensiune sunt, de asemenea, o problemă importantă. Inelele de radiație presate la cald sunt în mare parte inele magnetice cu pereți subțiri, cu diametre în mare parte sub 30 mm și grosimi ale pereților sub 3 mm. Deși inelele de radiație sinterizate pot fi fabricate cu diametre exterioare care depășesc 200 mm, acestea sunt în mare parte limitate la inele magnetice de diametru mic cu diametre exterioare sub 100 mm pe piață din cauza constrângerilor de cost și ratei calificate.
Cu toate acestea, China ajunge din urmă în acest domeniu. Cercetarea unei anumite echipe privind „O componentă inelă cu magnet permanent și metoda ei de preparare” a obținut autorizația națională de brevet de invenție.
Pe măsură ce procesul de inele magnetice cu radiații NdFeB sinterizate continuă să fie optimizat și îmbunătățit, în special odată cu dezvoltarea și optimizarea ulterioară a proiectării câmpului magnetic de orientare și a metodelor de orientare, se așteaptă că această tehnologie va realiza progrese mai mari în următorii ani.
Produsele cu inele de radiație SDM au fost utilizate pe scară largă în motoarele cu magnet permanenți de înaltă performanță, senzori de precizie și alte domenii cu cerințe ridicate pentru stabilitatea câmpului magnetic.
