Radiačný prstenec NdFeB: Nová generácia technológie jadra vedúca k transformácii dizajnu magnetických obvodov
Vo výrobnej dielni špičkových servomotorov inžinieri starostlivo upravujú uhly spájania magnetických dlaždíc, snažiac sa eliminovať slabé skreslenie magnetického poľa – problém, ktorý sužuje priemysel už desaťročia. Dnes túto výzvu v tichosti rieši bezšvový prsteň.
Spekané radiálne orientované magnetické krúžky NdFeB postupne nahrádzajú tradičné riešenia spájania segmentových magnetových dlaždíc. Tento integrovaný magnetický krúžok prekonáva nevýhody tradičného spájania blokov v tvare dlaždíc, ako sú magnetické straty a náročná montáž.
Na rozdiel od tradičných spájaných magnetických krúžkov, ktoré vyžadujú rámovú štruktúru z mäkkého magnetického materiálu na upevnenie magnetových dlaždíc, radiačné magnetické krúžky sú typom špeciálne orientovaného prstencového permanentného magnetu s rovnomernejším rozložením magnetického poľa, čím sa účinne zlepšuje sínusový stupeň magnetického poľa vzduchovej medzery motora.
01 Pozadie technologického upgradu
Tradičné bezkomutátorové motory s permanentnými magnetmi väčšinou využívajú spájanie magnetových dlaždíc na vytvorenie prstencového magnetického obvodu, ale tento dizajn má zjavné nedostatky. Riešenie spájania magnetových dlaždíc vyžaduje na upevnenie dlaždíc rámovú štruktúru z mäkkého magnetického materiálu, čo vedie k významnej strate magnetického toku a výrazne ovplyvňuje účinník a účinnosť motora.
Ešte dôležitejšie je, že spojené magnetické krúžky trpia vysokými požiadavkami na presnosť spracovania, náročnou montážou, zlou plynulosťou prechodov magnetických pólov a silným hlukom motora. S rýchlym vývojom umelej inteligencie a automatizačných technológií sa dopyt na trhu po miniaturizovaných, ľahkých a účinných motoroch neustále rozširuje, vďaka čomu je tradičná technológia spájania magnetových dlaždíc čoraz nedostatočnejšia na splnenie súčasných technických požiadaviek.
Táto technologicky zložitá situácia podnietila výskum a aplikáciu novej generácie riešení s permanentnými magnetmi – NdFeB radiačných magnetických prstencov. V porovnaní s tradičnými magnetmi sa radiačné prstence ukázali ako preferovaný kľúčový materiálový komponent na výrobu malých, vysokovýkonných motorov a snímačov s permanentnými magnetmi.
02 Porovnanie základnej technológie: Radiačný prstenec vs. segmentované magnetické dlaždice
Radiačné prstence a tradičné segmentované magnetické dlaždice sa výrazne líšia v rôznych rozmeroch. Pokiaľ ide o štrukturálnu integritu , radiačné magnetické krúžky sú integrálne vytvorené, zatiaľ čo segmentované magnetické dlaždice sú zostavené z viacerých nezávislých magnetických blokov.
Pokiaľ ide o rovnomernosť magnetického poľa , magnetické prstence žiarenia majú kontinuálne rozloženie magnetického poľa so sínusovým priebehom a malými prechodovými zónami medzi magnetickými pólmi, zatiaľ čo segmentované magnetické dlaždice vykazujú zjavné skreslenia magnetického poľa a oblasti lokálnej slabosti.
zložitosť montáže . Dôležitým faktorom je aj Proces montáže radiačných krúžkov je zjednodušený a eliminuje viac ako desať krokov, ako je rezanie magnetových dlaždíc, umiestnenie a lepenie. Na rozdiel od toho segmentované magnetické dlaždice vyžadujú zložité montážne procesy a viaceré kroky spracovania.
Z hľadiska štrukturálnej pevnosti sú radiačné krúžky spekané ako celok, čím sa eliminujú slabé miesta fyzického spojenia zo spájania alebo spájania a vykazujú vynikajúcu odolnosť proti nárazu a odolnosť voči vibráciám. Na porovnanie, segmentované magnetické dlaždice majú fyzické nedostatky v spojení.
Pokiaľ ide o nákladovú efektívnosť , hoci radiačné prstence majú vyššie počiatočné výrobné náklady, ponúkajú významné výhody v nákladoch na životný cyklus. Segmentované magnetické dlaždice na druhej strane trpia dlhodobými nevýhodami z hľadiska nákladov v dôsledku zložitých procesov a výkonnostných obmedzení.
Okrem toho, pokiaľ ide o výkon motora , radiačné prstence výrazne zlepšujú sínusový stupeň magnetického poľa vzduchovej medzery motora, čím znižujú prevádzkový hluk a vibrácie. Segmentové magnetické dlaždice však spôsobujú nestabilnú prevádzku motora a vyššiu hlučnosť v dôsledku deformácií magnetického poľa a medzier medzi dlaždicami.
03 Technická klasifikácia a výrobné procesy
Magnetické krúžky vyžarované NdFeB možno kategorizovať do niekoľkých typov na základe výrobných metód: viazané magnetické krúžky vyžarované NdFeB, za tepla extrudované magnetické krúžky vyžarované NdFeB a spekané magnetické krúžky NdFeB vyžarovaním práškovou metalurgiou.
Proces spájania je relatívne vyspelý a lacný, takže viazané radiačné prstence NdFeB predstavujú najväčší podiel na výrobe. Lepené magnetické krúžky však majú nižšiu hustotu a výkon, čo obmedzuje ich vývoj v scenároch špičkových aplikácií.
Naproti tomu vysokovýkonné spekané a za tepla lisované/za tepla deformované magnetické krúžky NdFeB žiarenia ponúkajú vyšší magnetický výkon, ale čelia väčším technickým výzvam. V dôsledku významných rozdielov v pomeroch zmršťovania a koeficientov tepelnej rozťažnosti medzi osou ľahkej magnetizácie a osou tvrdej magnetizácie zŕn NdFeB sú tieto magnetické krúžky náchylné na fragmentáciu počas prípravy, magnetizácie a montáže, čo vedie k nízkej rýchlosti hotových výrobkov a všeobecne vyšším cenám.
04 Multidoménové aplikácie
NdFeB radiačné magnetické krúžky preukázali široké možnosti použitia vo viacerých špičkových poliach. V oblasti priemyselnej automatizácie sú radiačné krúžky obzvlášť vhodné pre vysokorýchlostné, vysoko presné riadiace motory, ako sú servomotory a priemyselné roboty.
Domáce radiačné viacpólové magnetické prstence prešli pilotnými testami a úspešne sa aplikujú na projekty servomotorov nadväzujúcich podnikov, čím sa prelomí dlhodobá závislosť na dovážaných servomotoroch v Číne. Podľa testov motory využívajúce takéto magnetické krúžky vykazujú najmenej 10% nárast výkonu v porovnaní s tradičnými riešeniami magnetických dlaždíc.
V oblasti senzorovej technológie hrajú dôležitú úlohu aj magnetické krúžky NdFeB. Výskumníci z Hefei Institutes of Physical Science, Čínska akadémia vied, vyvinuli Faradayov rotačný spektroskopický senzor založený na prstencovom poli s permanentnými magnetmi NdFeB na detekciu plynov, ako je oxid dusnatý a oxid dusičitý.
Tento senzor používa 14 identických NdFeB permanentných magnetických krúžkov usporiadaných v neekvidistantnej forme na generovanie stabilného statického magnetického poľa s priemernou intenzitou magnetického poľa dosahujúcou 346 Gauss. V porovnaní s tradičnými riešeniami elektromagnetickej cievky to výrazne znižuje spotrebu energie.
V oblasti automobilového priemyslu a špičkových zariadení , s pokrokom v oblasti automatizácie zariadení, presnosti a dizajnu a výrobných technológií motorov s permanentnými magnetmi, majú vysokovýkonné servomotory s permanentnými magnetmi využívajúce sintrované viacpólové magnetické krúžky NdFeB široké uplatnenie v automobiloch, CNC obrábacích strojoch, domácich spotrebičoch, počítačoch, robotoch a iných oblastiach.
05 Technologické výzvy a budúce trendy
Technológia radiačného prstenca NdFeB čelí viacerým výzvam, z ktorých najvýznamnejšou je komplexná technológia prípravy . Materiály NdFeB sú náchylné na fragmentáciu počas prípravy, magnetizácie a montáže, čo má za následok nízke ceny hotových výrobkov a všeobecne vyššie ceny.
obmedzenia veľkosti . Veľkým problémom sú aj Radiačné krúžky lisované za tepla sú väčšinou tenkostenné magnetické krúžky s priemerom väčšinou pod 30 mm a hrúbkou steny pod 3 mm. Hoci spekané radiačné krúžky možno vyrábať s vonkajším priemerom presahujúcim 200 mm, na trhu sú väčšinou obmedzené na magnetické krúžky s malým priemerom s vonkajším priemerom pod 100 mm z dôvodu obmedzení kvalifikovanej rýchlosti a nákladov.
Čína však v tejto oblasti dobieha. Výskum istého tímu o 'Komponent s permanentným magnetom a spôsob jeho prípravy' získal národné patentové povolenie na vynález.
Keďže proces spekaných magnetických prstencov NdFeB žiarenia sa neustále optimalizuje a zlepšuje, najmä s ďalším vývojom a optimalizáciou návrhu orientačného magnetického poľa a metód orientácie, očakáva sa, že táto technológia dosiahne v nasledujúcich rokoch väčšie prelomy.
Radiačné prstencové produkty SDM sa široko používajú vo vysokovýkonných motoroch s permanentnými magnetmi, presných senzoroch a iných poliach s vysokými požiadavkami na stabilitu magnetického poľa.
