I. 'Jaribio la Kuishi' chini ya Mzunguko wa Kasi ya Juu
Mota za kuinua sumaku, pamoja na faida zake za utendakazi usio na mawasiliano, ufanisi wa juu, na kasi ya juu sana ya mzunguko, zinazidi kutumiwa katika vifaa vya hali ya juu kama vile vipuliziaji vya viwandani, vibambo na magurudumu ya kuruka ya kuhifadhi nishati. Hata hivyo, kasi ya mzunguko inapofikia makumi ya maelfu ya mapinduzi kwa dakika au hata zaidi, sumaku za kudumu kwenye rota hupitia 'jaribio la kuishi' kali.
Tatizo liko wapi?
Mitambo ya kuinua sumaku kwa kawaida hutumia NdFeB iliyotiwa sintered kama nyenzo ya kudumu ya sumaku. Ingawa NdFeB inatoa sifa bora za sumaku - ikiwa ni pamoja na bidhaa ya juu sana ya nishati ya sumaku na ulazimishaji - ina udhaifu mkubwa: nguvu zake za kubana ni kubwa zaidi kuliko nguvu zake za mkazo . Sintered NdFeB, inayozalishwa kupitia madini ya poda, kwa kawaida ina nguvu ya mkazo ya si zaidi ya MPa 80. Kwa kasi ya juu, nguvu ya centrifugal inazalisha mkazo mkubwa wa mvutano ndani ya sumaku ya kudumu - chini ya hali ya uendeshaji ya 18,000 rpm, mkazo wa centrifugal katika NdFeB unaweza kuzidi MPa 160, karibu mara mbili kikomo cha nguvu zake..
Hii ni kama kamba iliyotengenezwa kwa nyenzo brittle: inastahimili mgandamizo bila suala, lakini hukatika kwa urahisi chini ya mvutano. Motor inapozunguka kwa kasi ya juu, sumaku za kudumu hukabiliwa na nguvu za mvutano huku 'kutupwa nje.' Mara tu kikomo kinapozidishwa, chuma cha sumaku kitapasuka, kupasuka, au hata kusababisha rota kupasuka.
II. Mkono wa Nyuzi za Carbon: 'Silaha Nzito' kwa Chuma cha Sumaku
Tunawezaje kulinda sumaku dhaifu za kudumu kutokana na kupasuka kwa nguvu ya katikati? Suluhisho la ufanisi zaidi linalopatikana leo ni kuongeza sleeve ya nyuzi za kaboni juu ya sumaku za kudumu.
Nyuzi za kaboni zina nguvu ya mkazo ya zaidi ya MPa 5000, inayozidi sana kikomo cha nguvu cha NdFeB. Muhimu zaidi, ikilinganishwa na mikono ya jadi ya chuma kama vile aloi ya titani, sleeve ya nyuzi za kaboni inatoa faida tatu kuu:
Nguvu nyepesi na ya juu - Nguvu maalum (uwiano wa nguvu-wiani) wa fiber kaboni ni kubwa zaidi kuliko ile ya metali, hivyo nyenzo nyembamba na nyepesi inaweza kutoa nguvu za kutosha za kinga.
Hakuna upotevu wa sasa wa eddy - Nyuzi za kaboni ni kondakta duni, kwa hivyo haitoi upotevu wa mkondo wa eddy wa masafa ya juu kama vile mikono ya chuma, hivyo basi kuepuka upotevu wa ziada wa nishati na masuala ya kuongeza joto.
Upanuzi wa chini wa joto - Fiber ya kaboni ina mgawo wa chini wa upanuzi wa joto, kuhakikisha utulivu mzuri wa dimensional chini ya hali ya juu ya uendeshaji wa joto.
III. Siri ya Msingi ya Kupambana na Kupasuka: Mkazo wa mapema
Je, kuongeza sleeve ya nyuzi za kaboni inamaanisha kila kitu kimetatuliwa? Sio kabisa.
Jambo kuu ni kwamba sleeve na sumaku za kudumu hupanua radial kutokana na nguvu ya centrifugal wakati wa mzunguko wa kasi. Ikiwa sleeve 'imefungwa' kwa urahisi juu ya sumaku, pengo litaonekana kati yao - kwa sababu uharibifu wa radial wa sleeve mara nyingi ni mkubwa zaidi kuliko ule wa sumaku. Mara tu pengo linapotokea, sleeve inapoteza kizuizi chake kwenye sumaku, na chuma cha sumaku bado kitapasuka.
Suluhisho ni kutumia 'prestress' endelevu kwa sumaku za kudumu.
Kwa kuunda mwingiliano wa kuingilia kati ya sleeve na sumaku (yaani, kipenyo cha ndani cha sleeve ni kidogo kidogo kuliko kipenyo cha nje cha sumaku), sleeve hufanya kama 'suti iliyobana' ambayo inazingira sumaku kwa nguvu, ikitumia mkazo wa ndani wa mionzi. Wakati rota inapozunguka kwa kasi ya juu, dhiki hii ya awali inakabiliana kwa ufanisi na mkazo wa mkazo unaosababishwa na nguvu ya centrifugal..
Utafiti unaonyesha kwamba wakati mwingiliano unafikia zaidi ya 0.10 mm, mkazo wa juu wa centrifugal katika sumaku za kudumu unaweza kupunguzwa kutoka zaidi ya MPa 160 hadi chini ya MPa 70, chini ya kikomo chao cha nguvu. Chini ya hali mbaya zaidi (kwa mfano, 200 °C halijoto ya juu pamoja na mzunguko wa kasi), ingawa mkazo wa kitanzi kwenye mkono wa nyuzi za kaboni unaweza kupanda hadi zaidi ya MPa 1000, bado kuna ukingo wa kutosha wa usalama ukilinganishwa na kikomo cha nguvu cha nyuzinyuzi kaboni cha MPa 1400.
IV. Jinsi ya kufikia shinikizo la awali? Njia Mbili za Mchakato
Hivi sasa, kuna mbinu mbili kuu za kufikia mfadhaiko wa awali katika sleeve ya nyuzi za kaboni:
Njia ya 1: Mkutano wa Kuingilia
Sleeve ya nyuzi za kaboni hutengenezwa tofauti na kisha kukusanyika kwenye rotor kwa kufaa kwa joto au baridi. Kwa mfano, kupoza rota hadi -190 °C huruhusu sleeve kuingizwa kwa nguvu kidogo sana ya axial; kwa upande mwingine, njia ya kufaa ya vyombo vya habari vya axial yenye nguvu kubwa ya hadi kN 25 inaweza kutumika.
Hata hivyo, njia hii ina vikwazo: fiber kaboni ni brittle na ina ugumu mbaya, na kuifanya kukabiliwa na uharibifu na nyufa wakati wa mkusanyiko wa kuingiliwa. Aidha, mchakato wa kusanyiko ni ngumu na udhibiti wa kuingilia kati ni vigumu.
Njia ya 2: Upepo wa Mvutano wa Juu (suluhisho bora zaidi)
Nyuzi za kaboni hujeruhiwa moja kwa moja kwenye uso wa rotor, na wakati wa mchakato wa vilima, mvutano wa juu hutumiwa kwenye vidole vya nyuzi, na kufanya kila safu ya nyuzi kuzunguka uso wa sumaku ya kudumu.
Ujanja wa njia hii ni kwamba mchakato wa vilima wenyewe ni mchakato wa maombi ya kabla ya mkazo . Kwa kudhibiti mvutano wa nyuzi, shamba la prestress linalohitajika linaweza kuwekwa kwenye sleeve, na kuchukua nafasi ya njia ya jadi ya kuingiliwa kwa mitambo.
Mchakato wa Upepo wa Fiber ya Carbon wa V. SDM
Katika uwanja wa kuelea kwa sumaku rota zenye mwendo wa kasi, Hangzhou SDM Magnetics Co., Ltd. imepata ustadi wa mchakato wa kukomesha nyuzi za kaboni . Vipengele vyake vya kiufundi vinaonyeshwa hasa katika vipengele vifuatavyo:
Teknolojia ya vilima vyenye mvutano wa hali ya juu. SDM inachukua njia ya mchakato wa kukunja nyuzi za kaboni moja kwa moja kwenye uso wa rota. Kwa kudhibiti kwa usahihi mvutano unaotumiwa kwenye vidole vya nyuzi za kaboni wakati wa vilima, tabaka za nyuzi zinakabiliwa kwa ukali na uso wa nje wa sumaku za kudumu. Mchakato huu kwa wakati mmoja hutoa nguvu inayohitajika ya kukaza kabla ya sumaku wakati wa kutengeneza sleeve, kuepuka hatari za nyufa na matatizo ya kuunganisha yanayohusiana na mkusanyiko wa kawaida wa kuingiliwa.
Udhibiti sahihi wa ratiba ya mvutano. Mchakato wa SDM unatumia kwa urahisi njia tofauti za kudhibiti mvutano kulingana na mahitaji mbalimbali ya uendeshaji. Ili kukidhi mahitaji tofauti ya usambazaji wa mafadhaiko - kama vile 'ndani iliyolegea zaidi, nje ya nje zaidi' au 'ndani ndani zaidi, nje iliyolegea zaidi' - wanaweza kuchagua mvutano wa mara kwa mara, torati isiyobadilika, au njia za kujikunja za mvutano zilizopunguzwa. Kwa kudhibiti safu ya mvutano wa vilima kwa safu, mkazo wa mabaki katika tabaka za nyuzi zinaweza kufanywa sawasawa kusambazwa kwa hali bora.
Uthibitishaji wa kiasi cha nguvu ya kukaza kabla. SDM imeanzisha kitanzi kamili cha kiufundi kilichofungwa, kutoka kwa hesabu ya kinadharia hadi uigaji wa vipengele vyenye kikomo, na hatimaye hadi uthibitishaji wa majaribio. Kwa nguvu ya kabla ya kuimarisha inayotokana na sleeve ya nyuzi ya kaboni ya jeraha yenye mvutano wa juu kwenye sumaku za kudumu, kosa la wastani kati ya matokeo ya majaribio ya majaribio na mahesabu ya uchambuzi ni 8.56%, na kosa la wastani linalohusiana na uigaji wa kipengele cha mwisho ni 7.88% - kiwango hiki cha usahihi kinahakikisha kikamilifu kuaminika kwa muundo wa kabla ya mkazo.
Uwezo wa mchakato kamili uliojumuishwa. Kuanzia uteuzi wa nyenzo za nyuzi za kaboni, muundo wa muundo, na muundo wa sumakuumeme hadi michakato ya kusanyiko ya ukingo, utengenezaji wa vifaa, na ukaguzi na majaribio, SDM ina uwezo kamili wa kiufundi. Kampuni hiyo ina makao yake makuu huko Hangzhou na ina mpangilio jumuishi wa biashara ya viwanda, unaoiwezesha kuwapa wateja suluhisho la mnyororo kamili kutoka kwa sumaku hadi mikusanyiko ya rota.
Ni kwa mchakato huu wa kukunja nyuzi za kaboni iliyosafishwa ambapo rota za sumaku za SDM za levitation za mwendo wa kasi zinaweza kuzuia kwa ufanisi mpasuko wa chuma cha sumaku chini ya hali ya kasi ya katikati, kuhakikisha uendeshaji salama, thabiti na wa kutegemewa wa rota chini ya hali ngumu ya makumi ya maelfu ya mapinduzi kwa dakika.
