NdFeB Radiation Ring: En ny generation av kärnteknologi som leder transformationen av magnetkretsdesign
I tillverkningsverkstaden för avancerade servomotorer justerar ingenjörer noggrant skarvningsvinklarna på magnetplattor och försöker eliminera svaga magnetfältsförvrängningar - ett problem som har plågat industrin i årtionden. Idag löses denna utmaning i tysthet av en sömlös ring.
Sintrade NdFeB radiellt orienterade magnetiska ringar ersätter gradvis traditionella skarvningslösningar för segmenterade magnetplattor. Denna integrerade magnetiska ring övervinner nackdelarna med traditionell kakelformad blockskarvning, såsom magnetisk förlust och svår montering.
Till skillnad från traditionella skarvade magnetiska ringar, som kräver en ramstruktur av mjukt magnetiskt material för att fixera magnetplattorna, är strålningsmagnetiska ringar en typ av speciellt orienterade ringformade permanentmagneter med en mer enhetlig magnetfältsfördelning, vilket effektivt förbättrar den sinusformade graden av magnetfältet för motorluftgapet.
01 Bakgrund för teknisk uppgradering
Traditionella borstlösa motorer med permanentmagnet använder oftast magnetplattor för att bilda en ringformad magnetisk krets, men denna design har uppenbara brister. Skarvningslösningen för magnetplattor kräver en ramstruktur av mjukt magnetiskt material för att fixera plattorna, vilket leder till betydande magnetisk flödesförlust och kraftigt påverkar motorns effektfaktor och effektivitet.
Ännu viktigare är att skarvade magnetiska ringar lider av höga krav på bearbetningsnoggrannhet, svår montering, dålig jämnhet hos magnetiska polövergångar och kraftigt motorljud. Med den snabba utvecklingen av artificiell intelligens och automationsteknik fortsätter marknadens efterfrågan på miniatyriserade, lätta och effektiva motorer att expandera, vilket gör den traditionella skarvningstekniken för magnetplattor alltmer otillräcklig för att möta nuvarande tekniska krav.
Denna tekniska svåra situation har stimulerat forskningen och tillämpningen av en ny generation permanentmagnetlösningar - NdFeB-strålningsmagnetiska ringar. Jämfört med traditionella magnetplattor har strålningsringar dykt upp som den föredragna nyckelmaterialkomponenten för tillverkning av små, högpresterande permanentmagnetmotorer och sensorer.
02 Jämförelse av kärnteknik: strålningsring vs. segmenterade magnetplattor
Strålningsringar och traditionella segmenterade magnetplattor skiljer sig avsevärt över flera dimensioner. När det gäller strukturell integritet är strålningsmagnetiska ringar integrerade, medan segmenterade magnetplattor är sammansatta av flera oberoende magnetiska block.
När det gäller enhetlighet i magnetfält har magnetiska strålningsringar en kontinuerlig magnetfältsfördelning med en sinusformad vågform och små övergångszoner mellan magnetiska poler, medan segmenterade magnetplattor uppvisar uppenbara magnetfältsförvrängningar och lokala svaghetsområden.
Monteringskomplexitet är också en viktig faktor. Monteringsprocessen för strålningsringar är förenklad och eliminerar mer än tio steg, såsom skärning av magnetplattor, positionering och limning. Däremot kräver segmenterade magnetplattor komplexa monteringsprocesser och flera bearbetningssteg.
Ur perspektivet av strukturell styrka , sintras strålningsringar som en helhet, vilket eliminerar fysiska anslutningssvagheter från skarvning eller bindning, och de uppvisar utmärkt slaghållfasthet och vibrationsbeständighet. I jämförelse har segmenterade magnetplattor fysiska anslutningssvagheter.
När det gäller kostnadseffektivitet , även om strålningsringar har högre initiala tillverkningskostnader, erbjuder de betydande fördelar i livscykelkostnader. Segmenterade magnetplattor, å andra sidan, lider av långsiktiga kostnadsnackdelar på grund av komplexa processer och prestandabegränsningar.
Dessutom, när det gäller motorprestanda , förbättrar strålningsringarna avsevärt den sinusformade graden av magnetfältet för motorluftgapet, vilket minskar driftsbuller och vibrationer. Segmenterade magnetplattor orsakar dock instabil motordrift och högre brus på grund av magnetfältsförvrängningar och mellanrum mellan plattorna.
03 Teknisk klassificering och tillverkningsprocesser
NdFeB-strålningsmagnetiska ringar kan kategoriseras i flera typer baserat på tillverkningsmetoder: bundna NdFeB-strålningsmagnetiska ringar, varmextruderade NdFeB-strålningsmagnetiska ringar och pulvermetallurgisintrade NdFeB-strålningsmagnetiska ringar.
Bindningsprocessen är relativt mogen och billig, så bundna NdFeB-strålningsringar står för den största produktionsandelen. Dock har bundna magnetiska ringar lägre densitet och prestanda, vilket begränsar deras utveckling i avancerade applikationsscenarier.
Däremot erbjuder högpresterande sintrade och varmpressade/varmdeformerade magnetiska NdFeB-strålningsringar högre magnetisk prestanda men står inför större tekniska utmaningar. På grund av betydande skillnader i krympningsförhållanden och termiska expansionskoefficienter mellan den lätta magnetiseringsaxeln och hårda magnetiseringsaxelriktningarna för NdFeB-korn, är dessa magnetiska ringar benägna att fragmenteras under förberedelse, magnetisering och montering, vilket resulterar i låga priser för färdiga produkter och generellt högre priser.
04 Flerdomänapplikationer
NdFeB-strålningsmagnetiska ringar har visat breda tillämpningsmöjligheter i flera avancerade fält. Inom området industriell automation är strålningsringar särskilt lämpliga för höghastighets- och högprecisionsstyrmotorer, såsom servomotorer och industrirobotar.
Inhemskt utvecklade flerpoliga magnetiska ringar för strålning har klarat pilottester och tillämpas framgångsrikt på nedströmsföretags servomotorprojekt, vilket bryter det långsiktiga beroendet av importerade servomotorer i Kina. Enligt tester visar motorer som använder sådana magnetiska ringar en effektökning på minst 10 % jämfört med traditionella magnetplattor.
Inom sensorteknikområdet spelar NdFeB magnetiska ringar också en viktig roll. Forskare från Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, har utvecklat en Faraday-rotationsspektroskopisensor baserad på en NdFeB permanent magnetringarray för att detektera gaser som kväveoxid och kvävedioxid.
Denna sensor använder 14 identiska NdFeB permanentmagnetringar arrangerade i en icke-ekvidistant form för att generera ett stabilt statiskt magnetfält, med en genomsnittlig magnetfältstyrka som når 346 Gauss. Jämfört med traditionella elektromagnetiska spolelösningar minskar detta avsevärt strömförbrukningen.
Inom fordons- och avancerad utrustningsfält , med framsteg inom utrustningsautomation, precision och permanentmagnetmotordesign och tillverkningsteknologier, har högpresterande permanentmagnetservomotorer som använder sintrade NdFeB flerpoliga magnetiska strålningsringar breda tillämpningsmöjligheter i bilar, CNC-verktygsmaskiner, hushållsapparater och andra fält, robotar, datorer, datorer.
05 Tekniska utmaningar och framtida trender
NdFeB strålningsringteknik står inför flera utmaningar, den mest framträdande är komplex förberedelseteknik . NdFeB-material är benägna att fragmenteras under förberedelse, magnetisering och montering, vilket resulterar i låga priser för färdiga produkter och generellt högre priser.
Storleksbegränsningar är också en viktig fråga. Varmpressade strålningsringar är mestadels tunnväggiga magnetiska ringar, med diametrar mestadels under 30 mm och väggtjocklekar under 3 mm. Även om sintrade strålningsringar kan tillverkas med ytterdiametrar som överstiger 200 mm, är de mestadels begränsade till magnetiska ringar med liten diameter med ytterdiametrar under 100 mm på marknaden på grund av kvalificerade priser och kostnadsbegränsningar.
Kina är dock ikapp på detta område. Ett visst teams forskning om 'A Permanent Magnet Ring Component and its Preparation Method' har erhållit nationell uppfinningspatentgodkännande.
Eftersom processen med sintrade NdFeB-strålningsmagnetiska ringar fortsätter att optimeras och förbättras, särskilt med vidareutveckling och optimering av design och orienteringsmetoder för orienteringsmagnetfält, förväntas denna teknik uppnå större genombrott under de kommande åren.
SDM-strålningsringprodukter har använts i stor utsträckning i högpresterande permanentmagnetmotorer, precisionssensorer och andra fält med höga krav på magnetfältstabilitet.
