Sevalni obroč NdFeB: Nova generacija osnovne tehnologije, ki vodi v transformacijo zasnove magnetnega vezja
V proizvodni delavnici vrhunskih servo motorjev inženirji skrbno prilagajajo kote spajanja magnetnih ploščic in poskušajo odpraviti popačenja šibkega magnetnega polja – težavo, ki že desetletja pesti industrijo. Danes ta izziv tiho rešuje brezšivni prstan.
Sintrani NdFeB radialno usmerjeni magnetni obroči postopoma nadomeščajo tradicionalne rešitve za spajanje segmentiranih magnetnih ploščic. Ta integrirani magnetni obroč premaguje pomanjkljivosti tradicionalnega spajanja blokov v obliki ploščic, kot sta magnetna izguba in težavno sestavljanje.
Za razliko od tradicionalnih spojenih magnetnih obročev, ki zahtevajo strukturo okvirja iz mehkega magnetnega materiala za pritrditev magnetnih ploščic, so radiacijski magnetni obroči vrsta posebej usmerjenega trajnega magneta v obliki obroča z enakomernejšo porazdelitvijo magnetnega polja, ki učinkovito izboljšuje sinusoidno stopnjo magnetnega polja zračne reže motorja.
01 Ozadje tehnološke nadgradnje
Tradicionalni brezkrtačni motorji s trajnim magnetom večinoma uporabljajo spajanje magnetnih ploščic, da tvorijo obročasto magnetno vezje, vendar ima ta zasnova očitne pomanjkljivosti. Rešitev za spajanje ploščic z magnetom zahteva strukturo okvirja iz mehkega magnetnega materiala za pritrditev ploščic, kar povzroči znatno izgubo magnetnega pretoka in močno vpliva na faktor moči in učinkovitost motorja.
Še pomembneje, spojeni magnetni obroči trpijo zaradi visokih zahtev glede natančnosti obdelave, težavnega sestavljanja, slabe gladkosti prehodov magnetnih polov in močnega hrupa motorja. S hitrim razvojem tehnologij umetne inteligence in avtomatizacije se tržno povpraševanje po miniaturiziranih, lahkih in učinkovitih motorjih še naprej širi, zaradi česar je tradicionalna tehnologija spajanja magnetnih ploščic vedno bolj neustrezna za izpolnjevanje trenutnih tehničnih zahtev.
Te tehnološke težke razmere so spodbudile raziskave in uporabo nove generacije rešitev s trajnimi magneti – NdFeB radiacijskih magnetnih obročev. V primerjavi s tradicionalnimi magnetnimi ploščicami so se sevalni obroči izkazali kot prednostna ključna komponenta materiala za proizvodnjo majhnih, visoko zmogljivih motorjev in senzorjev s trajnimi magneti.
02 Primerjava osnovne tehnologije: radiacijski obroč v primerjavi s segmentiranimi magnetnimi ploščicami
Sevalni obroči in tradicionalne segmentirane magnetne ploščice se bistveno razlikujejo v več dimenzijah. Kar zadeva strukturno celovitost , so sevalni magnetni obroči oblikovani integralno, medtem ko so segmentirane magnetne ploščice sestavljene iz več neodvisnih magnetnih blokov.
Kar zadeva enakomernost magnetnega polja , imajo sevalni magnetni obroči neprekinjeno porazdelitev magnetnega polja s sinusno valovno obliko in majhnimi prehodnimi območji med magnetnima poloma, medtem ko segmentirane magnetne ploščice kažejo očitna izkrivljanja magnetnega polja in območja lokalnih šibkosti.
kompleksnost montaže . Pomemben dejavnik je tudi Postopek sestavljanja radiacijskih obročev je poenostavljen, saj odpravlja več kot deset korakov, kot so rezanje magnetnih ploščic, pozicioniranje in lepljenje. Nasprotno pa segmentirane magnetne ploščice zahtevajo zapletene postopke sestavljanja in več korakov obdelave.
Z vidika strukturne trdnosti so radiacijski obroči sintrani kot celota, kar odpravlja slabosti fizične povezave zaradi spajanja ali lepljenja, poleg tega pa izkazujejo odlično odpornost na udarce in vibracije. Za primerjavo imajo segmentirane magnetne ploščice slabosti fizične povezave.
Kar zadeva stroškovno učinkovitost , čeprav imajo sevalni obroči višje začetne stroške izdelave, nudijo znatne prednosti pri stroških življenjskega cikla. Po drugi strani pa imajo segmentirane magnetne ploščice dolgoročne stroškovne pomanjkljivosti zaradi zapletenih procesov in omejitev zmogljivosti.
Poleg tega z vidika zmogljivosti motorja sevalni obroči znatno izboljšajo sinusno stopnjo magnetnega polja zračne reže motorja, kar zmanjša hrup in vibracije pri delovanju. Segmentirane magnetne ploščice pa povzročajo nestabilno delovanje motorja in večji hrup zaradi izkrivljanja magnetnega polja in rež med ploščicami.
03 Tehnična klasifikacija in proizvodni procesi
NdFeB radiacijske magnetne obroče je mogoče razvrstiti v več vrst glede na proizvodne metode: vezane NdFeB radiacijske magnetne obroče, vroče ekstrudirane NdFeB radiacijske magnetne obroče in prašno metalurgijo sintrane NdFeB radiacijske magnetne obroče.
Postopek lepljenja je razmeroma zrel in poceni, zato predstavljajo vezani radiacijski obroči NdFeB največji delež proizvodnje. Vendar imajo vezani magnetni obroči nižjo gostoto in zmogljivost, kar omejuje njihov razvoj v scenarijih aplikacij višjega cenovnega razreda.
Nasprotno pa visoko zmogljivi sintrani in vroče stisnjeni/vroče deformirani radiacijski magnetni obroči NdFeB ponujajo večjo magnetno zmogljivost, vendar se soočajo z večjimi tehničnimi izzivi. Zaradi znatnih razlik v razmerjih krčenja in koeficientih toplotnega raztezanja med smerjo osi lahkega magnetiziranja in osi trdega magnetiziranja zrn NdFeB so ti magnetni obroči nagnjeni k fragmentaciji med pripravo, magnetizacijo in sestavljanjem, kar ima za posledico nizke stopnje končnega izdelka in na splošno višje cene.
04 Večdomenske aplikacije
Magnetni obroči za sevanje NdFeB so pokazali široke možnosti uporabe na več visokokakovostnih področjih. Na področju industrijske avtomatizacije so sevalni obroči še posebej primerni za visokohitrostne, visoko natančne krmilne motorje, kot so servo motorji in industrijski roboti.
Doma razviti sevalni večpolni magnetni obroči so opravili pilotne preizkuse in se uspešno uporabljajo pri projektih servo motorjev v nadaljnjih podjetjih, s čimer se prekine dolgoročna odvisnost od uvoženih servo motorjev na Kitajskem. Glede na teste motorji, ki uporabljajo takšne magnetne obroče, kažejo vsaj 10-odstotno povečanje moči v primerjavi s tradicionalnimi rešitvami magnetnih ploščic.
Na področju senzorske tehnologije igrajo pomembno vlogo tudi magnetni obroči NdFeB. Raziskovalci iz Inštitutov za fizikalne znanosti Hefei Kitajske akademije znanosti so razvili senzor Faradayeve rotacijske spektroskopije, ki temelji na nizu trajnih magnetov NdFeB za zaznavanje plinov, kot sta dušikov oksid in dušikov dioksid.
Ta senzor uporablja 14 enakih trajnih magnetnih obročev NdFeB, razporejenih v neenakomerno oddaljeni obliki, za ustvarjanje stabilnega statičnega magnetnega polja s povprečno jakostjo magnetnega polja, ki doseže 346 Gaussov. V primerjavi s tradicionalnimi rešitvami elektromagnetne tuljave to bistveno zmanjša porabo energije.
Na področju avtomobilske industrije in vrhunske opreme imajo z napredkom avtomatizacije opreme, natančnosti in dizajna motorjev s trajnimi magneti ter proizvodnih tehnologij visoko zmogljivi servo motorji s trajnimi magneti, ki uporabljajo sintrane NdFeB večpolne radiacijske magnetne obroče, široke možnosti uporabe v avtomobilih, obdelovalnih strojih CNC, gospodinjskih aparatih, računalnikih, robotih in na drugih področjih.
05 Tehnološki izzivi in prihodnji trendi
Tehnologija sevalnega obroča NdFeB se sooča s številnimi izzivi, najpomembnejši pa je kompleksna tehnologija priprave . Materiali NdFeB so nagnjeni k fragmentaciji med pripravo, magnetizacijo in sestavljanjem, kar ima za posledico nizke stopnje končnih izdelkov in na splošno višje cene.
omejitve velikosti . Pomembno vprašanje so tudi Vroče stiskani radiacijski obroči so večinoma tankostenski magnetni obroči, s premeri večinoma pod 30 mm in debelino sten pod 3 mm. Čeprav je sintrane radiacijske obroče mogoče izdelati z zunanjimi premeri, ki presegajo 200 mm, so na trgu večinoma omejeni na magnetne obroče majhnega premera z zunanjimi premeri pod 100 mm zaradi kvalificiranih stopenj in stroškovnih omejitev.
Vendar Kitajska na tem področju dohiteva. Raziskava določene skupine o 'komponenti obroča s trajnim magnetom in metodi njene priprave' je pridobila nacionalno dovoljenje za patent za izum.
Ker se proces sintranih NdFeB radiacijskih magnetnih obročev še naprej optimizira in izboljšuje, zlasti z nadaljnjim razvojem in optimizacijo zasnove orientacijskega magnetnega polja in metod orientacije, se pričakuje, da bo ta tehnologija v prihodnjih letih dosegla večji preboj.
Izdelki radiacijskih obročev SDM se pogosto uporabljajo v visoko zmogljivih motorjih s trajnimi magneti, natančnih senzorjih in drugih področjih z visokimi zahtevami glede stabilnosti magnetnega polja.
