แนวโน้มการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีวงแหวนรังสี NdFeB

วงแหวนรังสี NdFeB: เทคโนโลยีหลักรุ่นใหม่ที่เป็นผู้นำการเปลี่ยนแปลงการออกแบบวงจรแม่เหล็ก

ในโรงงานการผลิตเซอร์โวมอเตอร์ระดับไฮเอนด์ วิศวกรจะปรับมุมการประกบของแผ่นแม่เหล็กอย่างระมัดระวัง โดยพยายามขจัดความผิดเพี้ยนของสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอ ซึ่งเป็นปัญหาที่รบกวนอุตสาหกรรมมานานหลายทศวรรษ ปัจจุบัน ความท้าทายนี้ได้รับการแก้ไขอย่างเงียบๆ ด้วยวงแหวนไร้ตะเข็บ

วงแหวนแม่เหล็กแบบเผาผนึก NdFeB จะค่อยๆ เข้ามาแทนที่โซลูชันการประกบกระเบื้องแม่เหล็กแบบแบ่งส่วนแบบดั้งเดิม วงแหวนแม่เหล็กในตัวนี้เอาชนะข้อเสียของการต่อบล็อกรูปทรงกระเบื้องแบบดั้งเดิม เช่น การสูญเสียแม่เหล็กและการประกอบที่ยาก

ซึ่งแตกต่างจากวงแหวนแม่เหล็กประกบแบบดั้งเดิมซึ่งต้องใช้โครงสร้างกรอบวัสดุแม่เหล็กอ่อนเพื่อยึดกระเบื้องแม่เหล็ก วงแหวนแม่เหล็กรังสีเป็นแม่เหล็กถาวรรูปวงแหวนที่เน้นเป็นพิเศษซึ่งมีการกระจายสนามแม่เหล็กที่สม่ำเสมอมากขึ้น ช่วยเพิ่มระดับไซน์ซอยด์ของสนามแม่เหล็กช่องว่างอากาศของมอเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

01 ความเป็นมาของการอัพเกรดเทคโนโลยี

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านแม่เหล็กถาวรแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ใช้การประกบกระเบื้องแม่เหล็กเพื่อสร้างวงจรแม่เหล็กรูปวงแหวน แต่การออกแบบนี้มีข้อบกพร่องที่ชัดเจน โซลูชันการต่อกระเบื้องแม่เหล็กต้องใช้โครงสร้างกรอบวัสดุแม่เหล็กอ่อนเพื่อยึดกระเบื้อง ส่งผลให้สูญเสียฟลักซ์แม่เหล็กอย่างมีนัยสำคัญ และส่งผลอย่างมากต่อตัวประกอบกำลังและประสิทธิภาพของมอเตอร์

ที่สำคัญกว่านั้น วงแหวนแม่เหล็กที่ประกบต้องทนทุกข์ทรมานจากความต้องการความแม่นยำในการประมวลผลสูง การประกอบยาก การเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กไม่ราบรื่น และเสียงรบกวนของมอเตอร์อย่างรุนแรง ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของปัญญาประดิษฐ์และเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติ ความต้องการของตลาดสำหรับมอเตอร์ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และมีประสิทธิภาพยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ทำให้เทคโนโลยีการต่อกระเบื้องแม่เหล็กแบบดั้งเดิมไม่เพียงพอต่อความต้องการทางเทคนิคในปัจจุบันมากขึ้น

สถานการณ์ที่ยากลำบากทางเทคโนโลยีนี้ได้กระตุ้นให้เกิดการวิจัยและการประยุกต์ใช้โซลูชั่นแม่เหล็กถาวรรุ่นใหม่—วงแหวนแม่เหล็กรังสี NdFeB เมื่อเปรียบเทียบกับกระเบื้องแม่เหล็กแบบดั้งเดิม วงแหวนรังสีกลายเป็นส่วนประกอบวัสดุหลักที่ต้องการสำหรับการผลิตมอเตอร์และเซ็นเซอร์แม่เหล็กถาวรขนาดเล็กและประสิทธิภาพสูง

02 การเปรียบเทียบเทคโนโลยีหลัก: วงแหวนแผ่รังสีกับกระเบื้องแม่เหล็กแบบแบ่งส่วน

วงแหวนรังสีและแผ่นแม่เหล็กแบบแบ่งส่วนแบบดั้งเดิมมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในหลายมิติ ในแง่ของ ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง วงแหวนแม่เหล็กรังสีจะถูกสร้างขึ้นอย่างบูรณาการ ในขณะที่แผ่นแม่เหล็กแบบแบ่งส่วนจะประกอบจากบล็อกแม่เหล็กอิสระหลายบล็อก

ในแง่ของ ความสม่ำเสมอของสนามแม่เหล็ก วงแหวนแม่เหล็กของการแผ่รังสีมีการกระจายสนามแม่เหล็กอย่างต่อเนื่องโดยมีรูปคลื่นไซน์ซอยด์และโซนการเปลี่ยนผ่านเล็กน้อยระหว่างขั้วแม่เหล็ก ในขณะที่แผ่นแม่เหล็กที่แบ่งส่วนจะมีการบิดเบือนของสนามแม่เหล็กอย่างเห็นได้ชัดและบริเวณจุดอ่อนเฉพาะที่

ความซับซ้อนของการประกอบ ก็เป็นข้อพิจารณาที่สำคัญเช่นกัน กระบวนการประกอบวงแหวนรังสีนั้นง่ายขึ้น โดยขจัดขั้นตอนมากกว่า 10 ขั้นตอน เช่น การตัดกระเบื้องแม่เหล็ก การวางตำแหน่ง และการติดกาว ในทางตรงกันข้าม กระเบื้องแม่เหล็กแบบแบ่งส่วนต้องใช้กระบวนการประกอบที่ซับซ้อนและขั้นตอนการประมวลผลหลายขั้นตอน

จากมุมมองของ ความแข็งแรงของโครงสร้าง วงแหวนรังสีจะถูกเผาโดยรวม ขจัดจุดอ่อนในการเชื่อมต่อทางกายภาพจากการประกบหรือพันธะ และยังมีความต้านทานแรงกระแทกและความต้านทานการสั่นสะเทือนได้ดีเยี่ยม ในการเปรียบเทียบ แผ่นแม่เหล็กแบบแบ่งส่วนมีจุดอ่อนในการเชื่อมต่อทางกายภาพ

ในแง่ของ ความคุ้มค่า แม้ว่าวงแหวนรังสีจะมีต้นทุนการผลิตเริ่มต้นที่สูงกว่า แต่ก็มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน ในทางกลับกัน กระเบื้องแม่เหล็กแบบแบ่งส่วน ประสบปัญหาด้านต้นทุนในระยะยาว เนื่องจากกระบวนการที่ซับซ้อนและข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพ

นอกจากนี้ ในแง่ของ ประสิทธิภาพของมอเตอร์ วงแหวนแผ่รังสีช่วยปรับปรุงระดับไซน์ซอยด์ของสนามแม่เหล็กช่องว่างอากาศของมอเตอร์ได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยลดเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนในการทำงาน อย่างไรก็ตาม กระเบื้องแม่เหล็กแบบแบ่งส่วนทำให้เกิดการทำงานของมอเตอร์ไม่เสถียรและมีเสียงรบกวนมากขึ้นเนื่องจากการบิดเบือนของสนามแม่เหล็กและช่องว่างระหว่างกระเบื้อง

03 การจำแนกประเภททางเทคนิคและกระบวนการผลิต

วงแหวนแม่เหล็กรังสี NdFeB สามารถแบ่งได้เป็นหลายประเภทตามวิธีการผลิต: วงแหวนแม่เหล็กรังสี NdFeB ที่ถูกผูกมัด วงแหวนแม่เหล็กรังสี NdFeB รีดร้อน และโลหะผสมผงเผาวงแหวนแม่เหล็กรังสี NdFeB

กระบวนการพันธะค่อนข้างสมบูรณ์และมีราคาไม่แพง ดังนั้นวงแหวนรังสี NdFeB ที่ถูกพันธะจึงมีส่วนแบ่งการผลิตมากที่สุด อย่างไรก็ตาม วงแหวนแม่เหล็กแบบยึดติดมีความหนาแน่นและประสิทธิภาพต่ำกว่า ซึ่งจำกัดการพัฒนาในสถานการณ์การใช้งานระดับไฮเอนด์

ในทางตรงกันข้าม วงแหวนแม่เหล็กรังสี NdFeB ที่เผาผนึกและกดร้อน/เปลี่ยนรูปด้วยความร้อนประสิทธิภาพสูง ให้ประสิทธิภาพแม่เหล็กที่สูงกว่า แต่ต้องเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิคที่มากกว่า เนื่องจากความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในอัตราส่วนการหดตัวและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนระหว่างแกนแม่เหล็กอย่างง่ายและทิศทางของแกนแม่เหล็กแข็งของเม็ด NdFeB วงแหวนแม่เหล็กเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแตกเป็นชิ้น ๆ ในระหว่างการเตรียม การทำให้เป็นแม่เหล็ก และการประกอบ ส่งผลให้อัตราผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปต่ำและราคาที่สูงขึ้นโดยทั่วไป

04 แอปพลิเคชันหลายโดเมน

วงแหวนแม่เหล็กรังสี NdFeB แสดงให้เห็นโอกาสการใช้งานที่กว้างขวางในสาขาระดับไฮเอนด์หลายแห่ง ในด้านระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม วงแหวนรังสีเหมาะอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์ควบคุมความเร็วสูงและความแม่นยำสูง เช่น เซอร์โวมอเตอร์และหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

วงแหวนแม่เหล็กหลายขั้วรังสีที่พัฒนาในประเทศได้ผ่านการทดสอบนำร่อง และนำไปประยุกต์ใช้กับโครงการเซอร์โวมอเตอร์ขององค์กรปลายน้ำได้สำเร็จ ซึ่งทำลายการพึ่งพาเซอร์โวมอเตอร์นำเข้าในประเทศจีนในระยะยาว จากการทดสอบ มอเตอร์ที่ใช้วงแหวนแม่เหล็กดังกล่าวจะมีกำลังเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 10% เมื่อเทียบกับกระเบื้องแม่เหล็กแบบเดิม

ในสาขาเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ วงแหวนแม่เหล็ก NdFeB ก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน นักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์กายภาพเหอเฟย และสถาบันวิทยาศาสตร์จีน ได้พัฒนาเซ็นเซอร์สเปกโทรสโกปีแบบหมุนของฟาราเดย์โดยใช้วงแหวนแม่เหล็กถาวร NdFeB สำหรับตรวจจับก๊าซ เช่น ไนตริกออกไซด์และไนโตรเจนไดออกไซด์

เซ็นเซอร์นี้ใช้วงแหวนแม่เหล็กถาวร NdFeB ที่เหมือนกัน 14 วงซึ่งจัดเรียงในรูปแบบที่มีระยะห่างไม่เท่ากันเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ที่เสถียร โดยมีความแรงของสนามแม่เหล็กเฉลี่ยสูงถึง 346 เกาส์ เมื่อเปรียบเทียบกับโซลูชันขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าแบบดั้งเดิม สิ่งนี้จะช่วยลดการใช้พลังงานได้อย่างมาก

ในสาขายานยนต์และอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์ ด้วยความก้าวหน้าของระบบอัตโนมัติของอุปกรณ์ ความแม่นยำ และเทคโนโลยีการออกแบบมอเตอร์แม่เหล็กถาวรและการผลิต เซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวรประสิทธิภาพสูงที่ใช้วงแหวนแม่เหล็กรังสีหลายขั้ว NdFeB เผาผนึก มีแนวโน้มการใช้งานในวงกว้างในรถยนต์ เครื่องมือกล CNC เครื่องใช้ในครัวเรือน คอมพิวเตอร์ หุ่นยนต์ และสาขาอื่น ๆ

05 ความท้าทายทางเทคโนโลยีและแนวโน้มในอนาคต

เทคโนโลยีวงแหวนรังสี NdFeB เผชิญกับความท้าทายหลายประการ เด่นที่สุด เทคโนโลยีการเตรียมการที่ซับซ้อนที่ โดด วัสดุ NdFeB มีแนวโน้มที่จะเกิดการกระจายตัวของชิ้นส่วนในระหว่างการเตรียม การทำให้เป็นแม่เหล็ก และการประกอบ ส่งผลให้อัตราผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปต่ำและราคาโดยทั่วไปสูงขึ้น

ข้อจำกัดด้านขนาด ก็เป็นปัญหาสำคัญเช่นกัน วงแหวนรังสีกดร้อนส่วนใหญ่เป็นวงแหวนแม่เหล็กผนังบาง โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางส่วนใหญ่ต่ำกว่า 30 มม. และความหนาของผนังต่ำกว่า 3 มม. แม้ว่าวงแหวนรังสีเผาผนึกสามารถผลิตได้โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเกิน 200 มม. แต่ส่วนใหญ่จะจำกัดอยู่เพียงวงแหวนแม่เหล็กเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกต่ำกว่า 100 มม. ในตลาด เนื่องจากอัตราที่ผ่านการรับรองและข้อจำกัดด้านต้นทุน

อย่างไรก็ตาม จีนกำลังตามทันในด้านนี้ งานวิจัยของทีมบางทีมเกี่ยวกับ 'ส่วนประกอบวงแหวนแม่เหล็กถาวรและวิธีการเตรียมส่วนประกอบ' ได้รับการอนุมัติสิทธิบัตรการประดิษฐ์ระดับประเทศ

เนื่องจากกระบวนการของวงแหวนแม่เหล็กรังสี NdFeB เผาผนึกยังคงได้รับการปรับปรุงและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการพัฒนาและการเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติมของการออกแบบสนามแม่เหล็กการวางแนวและวิธีการวางแนว เทคโนโลยีนี้คาดว่าจะบรรลุความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่ยิ่งขึ้นในปีต่อ ๆ ไป

ผลิตภัณฑ์วงแหวนแผ่รังสี SDM ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในมอเตอร์แม่เหล็กถาวรประสิทธิภาพสูง เซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำ และสาขาอื่นๆ ที่มีความต้องการสูงสำหรับความเสถียรของสนามแม่เหล็ก