Радиалли Магнетизед Вс. Аксијално магнетизовани магнетни прстенови: у чему је разлика?

У многим моторима, сензорима и уређајима за магнетни пренос, често се сусрећемо са кључном компонентом— магнетни прстен  (или магнетни прстен). Можда изгледа као једноставан кружни прстен, али различити правци магнетизације могу довести до потпуно различитих сценарија перформанси и примене.

Две најчешће методе магнетизације су  радијална  и  аксијална магнетизација.

Многи људи који их први пут сретну имају питања: Зашто разликовати радијални и аксијални за исти облик прстена? Које су разлике? Како бирате у пракси?

1. Прво, схватите „Смер магнетизације“

Магнетни прстен је направљен од материјала трајних магнета као што су синтеровани НдФеБ, везани НдФеБ, СмЦо, итд. Сам материјал не мора нужно имати значајан магнетизам; потребно је да прође кроз процес 'магнетизације' да би поравнао своје унутрашње магнетне домене у одређеном правцу, показујући на тај начин стабилно спољашње магнетно поље.

„Смер магнетизације“ се односи на смер у коме су магнетни домени равномерно поравнати унутар прстена.

За магнет у облику прстена, постоје два главна правца:

• По радијусу →  радијална магнетизација;

•  По оси →  аксијална магнетизација.

Ова разлика изгледа једноставно, али директно одређује како линије магнетног поља теку, како је поље распоређено и где се најбоље примењује.

2. Радијално магнетизовани прстенови

2.1 Шта је радијална магнетизација?

Радијална магнетизација значи да је смер магнетизације дуж полупречника прстена.

Уобичајени облици:

• Површина спољашњег пречника је Н пол, унутрашња површина проврта је С пол;

• Или обрнуто: спољна површина С, унутрашњи отвор Н.

То јест, линије магнетног поља углавном иду са спољашње површине, кроз спољашњи простор, и враћају се у унутрашњи отвор; или из унутрашњег отвора, кроз осовину/ваздушни отвор, назад на спољашњу површину.

2.2 Карактеристике магнетног поља

Магнетни полови радијално намагнетисаног прстена налазе се на унутрашњој и спољашњој цилиндричној површини, а не на чеоним странама.

Типичне карактеристике:

• Магнетно поље се дистрибуира по ободу;

• Генерише јако радијално магнетно поље у ваздушном процепу између унутрашњег и спољашњег пречника;

• Погодан за упаривање са цилиндричним структурама као што су осовине, ротори и статори.

Ако је једнополна радијална магнетизација, цела спољна површина је једног поларитета, а унутрашњи отвор супротног. Ако се ради о вишеполној радијалној магнетизацији, спољна површина смењује Н и С полове дуж обима, што се обично користи за детекцију положаја високе прецизности.

2.3 Главне апликације

Радијално магнетизовани прстенови се обично налазе у:

• Ротори или статори мотора са трајним магнетом;

• Магнетне спојнице;

• Магнетни лежајеви;

• Магнетни прстенови енкодера;

• Неки Холови сензори и сензори угла;

• Магнетна квачила.

На пример, код мотора без четкица, магнетни прстен ротора је често радијално магнетизован, тако да када су намотаји статора под напоном, они ступају у интеракцију са радијалним пољем да би произвели тангенцијалну силу, покрећући ротацију.

2.4 Предности и ограничења

Предности:

• Правац поља добро одговара ротационом кретању;

• Погодно за цилиндричне структуре са ваздушним зазором;

• Вишеполна радијална магнетизација омогућава детекцију угла високе прецизности.

Ограничења:

• Радијално оријентисани синтеровани прстенови високих перформанси су тежи и скупљи за производњу;

• Захтева захтевне уређаје за магнетизацију и процесе;

• Ако се користе изотропни материјали, магнетне карактеристике могу бити ниже од анизотропних.

3. Аксијално магнетизовани прстенови

3.1 Шта је аксијална магнетизација?

Аксијална магнетизација значи да је смер магнетизације дуж осе прстена.

Обично:

• Горња крајња страна је Н пол, доња крајња страна је С пол;

• Или горњи С, доњи Н.

Линије магнетног поља углавном иду од једне крајње стране, кроз спољашњи простор, и враћају се на другу крајњу страну.

3.2 Карактеристике магнетног поља

Магнетни полови аксијално магнетизованог прстена налазе се на две крајње стране.

Типичне карактеристике:

• Поље се дистрибуира дуж аксијалног правца;

• Производи јако аксијално магнетно поље близу крајњих страна;

• Погодно за привлачење крајњег дела, планарне ваздушне празнине или аксијалне структуре ваздушног зазора.

Ако су два аксијално магнетизована прстена постављена са сличним половима окренутим један према другом, они се одбијају; са супротним половима окренутим, привлаче се.

3.3 Главне апликације

Аксијално магнетизовани прстенови се обично налазе у:

• Магнетна кола за звучнике;

• Магнетне стезне главе и учвршћења;

• Аксијални мотори;

• Магнети окидача Холовог прекидача;

• Магнетни близински прекидачи;

• Магнетне мешалице, магнетне пумпе итд.

На пример, многи кружни магнети за звучнике су аксијално магнетизовани прстенасти магнети; звучна завојница се креће у аксијалном пољу да покреће дијафрагму да производи звук.

3.4 Предности и ограничења

Предности:

• Процес производње је релативно једноставан, обично нижи трошак;

• Погодан за привлачење крајњег дела и структуре са аксијалним ваздушним зазором;

• Правац стуба је лако идентификовати и саставити.

Ограничења:

• У цилиндричним ваздушним празнинама који захтевају радијална поља, коришћење поља је слабо;

• Поље брзо опада са већим аксијалним растојањима;

• Вишеполна аксијална магнетизација постоји, али је мање уобичајена од вишеполне радијалне.

4. Основне разлике између радијалне и аксијалне магнетизације

За интуитивније поређење, ево табеле резимеа:

Једноставне ствари за понети:

• Радијална магнетизација је око обима; аксијална магнетизација се односи на крајње стране.

• Ако је ваш ваздушни зазор цилиндричан (нпр. између ротора и статора), обично се преферира радијални.

• Ако је ваш ваздушни зазор раван или заснован на крајњој страни (нпр. привлачење, потиски-пулл, аксијални флукс мотор), обично се преферира аксијални.

5. Додатни фактори у практичном избору

Поред самог правца магнетизације, размотрите следеће:

5.1 Дизајн магнетног кола

Магнетни прстен се не користи изоловано; ради са јармовима, вратилима, кућиштима, ваздушним празнинама, итд., да би формирао комплетно магнетно коло. Правац магнетизације мора одговарати целокупном колу; у супротном, искоришћеност поља ће бити ниска.

На пример, радијално магнетизовани прстен који се користи у аксијалном ваздушном зазору ће изгубити већину свог поља изван ефективног радног региона.

5.2 Производни процес и цена

Радијално оријентисани синтеровани НдФеБ прстенови високих перформанси, посебно вишеполни, сложенији су и скупљи од аксијално магнетизованих прстенова. Ако је цена осетљива, могу се узети у обзир везани прстенови или изотропни материјали док се и даље постиже потребан смер магнетизације.

5.3 Метода магнетизације

Радијална магнетизација обично захтева специјализоване уређаје за усмеравање магнетизирајућег поља дуж радијуса. Аксијална магнетизација је релативно једноставнија и може се обавити са многим стандардним магнетизаторима.

5.4 Радна температура и стабилност

Различити материјали имају различите температурне толеранције (нпр. НдФеБ, СмЦо, ферит). Ово је независно од смера магнетизације, али се мора узети у обзир у целокупном пројекту.

6. Уобичајене заблуде

Мит 1: Радијална магнетизација увек значи спољашњи Н, унутрашњи С.
Није нужно. Може бити спољашњи Н/унутрашњи С или спољашњи С/унутрашњи Н, у зависности од дизајна кола. Вишеполна радијална магнетизација није један поларитет, већ се наизменично мења по обиму.

Мит 2: Аксијално магнетизовани прстенови се не могу користити за ротационо кретање.
Могу, али за структуре са аксијалним флуксом. Код мотора са аксијалним флуксом, крајња страна прстена је окренута ка статору, а ваздушни зазор је аксијалан – тако да је аксијална магнетизација прави избор.

Мит 3: Радијални је увек бољи од аксијалног.
Не постоји апсолутно „боље“ – само прикладност за сврху. Чак и најбољи прстен ће имати слаб учинак ако се користи у погрешном смеру ваздушног зазора.

7. Закључак

Суштинска разлика између радијално и аксијално магнетизованих прстенова лежи у смеру магнетизације, што доводи до различитих дистрибуција поља, погодних структура ваздушног зазора и типичних примена.

Запамтите два једноставна правила:

• Цилиндрични ваздушни зазор → изаберите радијални;

• Крајњи ваздушни зазор → изаберите аксијални.

У стварним пројектима, не гледајте на прстен изоловано – узмите у обзир магнетно коло, простор за монтажу, услове процеса и цену у целини. Једном када разумете ове две методе магнетизације, многа питања избора постају много јаснија.