Iman iraunkorreko motorren garapena estuki lotuta dago iman iraunkorreko materialen garapenarekin. Txina munduko lehen herrialdea da iman iraunkorreko materialen propietate magnetikoak aurkitu eta praktikan aplikatu dituena. Duela 2.000 urte baino gehiago, Txinak iman iraunkorreko materialen propietate magnetikoak erabili zituen iparrorratzak egiteko, eta horrek paper garrantzitsua izan zuen nabigazioan, armadan eta beste arlo batzuetan, eta antzinako Txinako lau asmakizun handienetako bat bihurtu zen.
Munduko lehen motorra, 1920ko hamarkadan agertu zena, iman iraunkorreko motor bat zen, kitzikapen-eremu magnetikoak sortzeko iman iraunkorrak erabiltzen zituena. Hala ere, garai hartan erabiltzen zen iman iraunkorreko materiala magnetita naturala (Fe3O4) zen, energia magnetikoen dentsitate oso baxua zuena. Horretaz egindako motorra tamaina handikoa zen eta laster ordezkatu zuen kitzikapen-motor elektrikoak.
Motor askoren garapen azkarrarekin eta egungo magnetizatzaileen asmakuntzarekin, jendeak ikerketa sakonak egin ditu material magnetiko iraunkorren mekanismoari, osaerari eta fabrikazio-teknologiari buruz, eta hainbat material magnetiko iraunkor aurkitu dituzte bata bestearen atzetik, hala nola karbono-altzairua, tungsteno-altzairua (2,7 kJ/m3 inguruko energia-produktu magnetiko maximoa) eta kobalto-altzairua (7,2 kJ/m3 inguruko energia-produktu magnetiko maximoa).
Bereziki, 1930eko hamarkadan aluminiozko nikel kobaltozko iman iraunkorrak (energia magnetiko maximoa 85 kJ/m3-ra irits daiteke) eta 1950eko hamarkadan ferritazko iman iraunkorrak (energia magnetiko maximoa 40 kJ/m3-ra irits daiteke) agertzeak propietate magnetikoak asko hobetu ditu, eta hainbat mikro eta motor txikik iman iraunkorreko kitzikapena erabiltzen hasi dira. Iman iraunkorreko motorren potentzia miliwatt gutxi batzuetatik hamarnaka kilowatt-etara bitartekoa da. Oso erabiliak dira ekoizpen militarrean, industrialean eta nekazaritzakoan eta eguneroko bizitzan, eta haien ekoizpena izugarri handitu da.
Era berean, garai honetan aurrerapenak egin dira iman iraunkorreko motorren diseinu-teorian, kalkulu-metodoetan, magnetizazioan eta fabrikazio-teknologian, iman iraunkorreko funtzionamendu-diagramaren diagrama metodoak irudikatzen dituen analisi- eta ikerketa-metodo multzo bat osatuz. Hala ere, AlNiCo iman iraunkorreko indar koertzitiboa txikia da (36-160 kA/m), eta ferritazko iman iraunkorreko dentsitate magnetiko erremanentea ez da altua (0,2-0,44 T), eta horrek mugatzen du haien aplikazio-eremua motorretan.
1960ko eta 1980ko hamarkadetara arte ez ziren agertu lur arraroen kobaltozko iman iraunkorrak eta neodimio burdin borozko iman iraunkorrak (guztira lur arraroen iman iraunkorrak deituak) bata bestearen atzetik. Haien propietate magnetiko bikainak, hala nola dentsitate magnetiko erremanente handia, indar koertzitibo handia, energia magnetiko handiko produktua eta desmagnetizazio kurba lineala, bereziki egokiak dira motorrak fabrikatzeko, eta horrela, iman iraunkorreko motorren garapena aro historiko berri batera eraman zuten.
1. Material magnetiko iraunkorrak
Motorretan erabili ohi diren iman iraunkorren artean iman sinterizatuak eta iman lotuak daude, mota nagusiak aluminio, nikel, kobalto, ferrita, samario, kobalto, neodimio, burdin boro eta abar dira.
Alnico: Alnico iman iraunkorraren materiala iman iraunkor erabilienetako bat da, eta bere prestaketa prozesua eta teknologia nahiko helduak dira.
Ferrita iraunkorra: 1950eko hamarkadan, ferrita loratzen hasi zen, batez ere 1970eko hamarkadan, koerzitibotasun eta energia magnetikoaren errendimendu ona zuen estrontzio ferrita kantitate handitan ekoizten hasi zenean, ferrita iraunkorraren erabilera azkar zabalduz. Material magnetiko ez-metaliko gisa, ferritak ez ditu metalezko iman iraunkorreko materialen oxidazio errazaren, Curie tenperatura baxuaren eta kostu handiaren desabantailarik, beraz, oso ezaguna da.
Samario kobaltoa: 1960ko hamarkadaren erdialdean sortu zen propietate magnetiko bikainak dituen iman iraunkor materiala da, eta errendimendu oso egonkorra du. Samario kobaltoa bereziki egokia da motorrak fabrikatzeko propietate magnetikoei dagokienez, baina bere prezio altua dela eta, batez ere motor militarren ikerketan eta garapenean erabiltzen da, hala nola hegazkingintzan, aeroespazialkian eta armetan, eta errendimendu handia eta prezioa ez diren faktore nagusia goi-mailako teknologiako arloetako motorren ikerketan eta garapenean.
NdFeB: NdFeB material magnetikoa neodimio, burdin oxido eta abarren aleazio bat da, altzairu magnetiko gisa ere ezagutzen dena. Energia magnetikoaren produktu eta indar koertzitibo oso altua du. Aldi berean, energia-dentsitate handiaren abantailak direla eta, NdFeB iman iraunkorreko materialak oso erabiliak dira industria modernoan eta teknologia elektronikoan, tresnak, motor elektroakustikoak, bereizketa magnetikoa eta magnetizazioa bezalako ekipamenduak txikitzea, arintzea eta mehetzea posible eginez. Neodimio eta burdin kopuru handia duenez, erraz herdoiltzen da. Gainazaleko pasibazio kimikoa da gaur egungo irtenbiderik onenetako bat.
Korrosioarekiko erresistentzia, funtzionamendu-tenperatura maximoa, prozesatzeko errendimendua, desmagnetizazio-kurbaren forma,
eta motorretarako ohiko iman iraunkorreko materialen prezioen konparaketa (irudia)
2.Altzairu magnetikoaren formaren eta tolerantziaren eragina motorraren errendimenduan
1. Altzairu magnetikoaren lodieraren eragina
Barneko edo kanpoko zirkuitu magnetikoa finko dagoenean, aire-tartea gutxitu egiten da eta fluxu magnetiko eraginkorra handitzen da lodiera handitzen den heinean. Adierazpen agerikoa da kargarik gabeko abiadura gutxitu egiten dela eta kargarik gabeko korrontea gutxitu egiten dela hondar-magnetismo beraren pean, eta motorraren eraginkortasun maximoa handitzen dela. Hala ere, desabantailak ere badaude, hala nola motorraren kommutazio-bibrazio handiagoa eta motorraren eraginkortasun-kurba nahiko aldapatsuagoa. Beraz, motorraren altzairu magnetikoaren lodiera ahalik eta koherenteena izan behar da bibrazioa murrizteko.
2. Altzairu magnetikoaren zabaleraren eragina
Motor eskuilarik gabeko imanen kasuan, tarte metatu osoa ezin da 0,5 mm baino gehiago izan. Txikiegia bada, ez da instalatuko. Handiegia bada, motorrak bibratu egingo du eta eraginkortasuna murriztuko du. Hau gertatzen da imanaren posizioa neurtzen duen Hall elementuaren posizioa ez datorrelako bat imanaren benetako posizioarekin, eta zabalera koherentea izan behar delako, bestela motorrak eraginkortasun txikia eta bibrazio handia izango du.
Motor eskuiladunetan, tarte jakin bat dago imanen artean, kommutazio mekanikoaren trantsizio-eremurako gordeta dagoena. Tarte bat egon arren, fabrikatzaile gehienek imanak instalatzeko prozedura zorrotzak dituzte instalazioaren zehaztasuna bermatzeko, motorraren imanaren instalazio-posizio zehatza bermatzeko. Imanaren zabalera handiagoa bada, ez da instalatuko; imanaren zabalera txikiegia bada, imanaren deslerrokatzea eragingo du, motorrak gehiago bibratuko du eta eraginkortasuna murriztuko da.
3. Altzairu magnetikoaren txanflaren tamainaren eta txanflarik ezaren eragina
Txanfladura egiten ez bada, motorraren eremu magnetikoaren ertzean eremu magnetikoaren aldaketa-tasa handia izango da, eta horrek motorraren pultsazioa eragingo du. Zenbat eta txanfladura handiagoa izan, orduan eta bibrazio txikiagoa. Hala ere, txanfladurak, oro har, fluxu magnetikoan galera jakin bat eragiten du. Espezifikazio batzuentzat, fluxu magnetikoaren galera % 0,5~1,5ekoa da txanfladura 0,8 denean. Magnetismo hondar txikiko eskuiladun motorrentzat, txanfladuraren tamaina behar bezala murrizteak magnetismo hondarra konpentsatzen lagunduko du, baina motorraren pultsazioa handituko da. Oro har, magnetismo hondarra baxua denean, luzera-norabideko tolerantzia behar bezala handitu daiteke, eta horrek fluxu magnetiko eraginkorra neurri batean handitu eta motorraren errendimendua funtsean aldatu gabe mantendu dezake.
3. Oharrak iman iraunkorreko motorrei buruz
1. Zirkuitu magnetikoaren egitura eta diseinuaren kalkulua
Iman iraunkorreko hainbat materialen propietate magnetikoei, batez ere lur arraroetako iman iraunkorrek dituzten propietate magnetiko bikainak, erabat aprobetxatzeko eta kostu-eraginkorrak diren iman iraunkorreko motorrak fabrikatzeko, ezinezkoa da iman iraunkorreko motor tradizionalen edo kitzikapen elektromagnetikoko motorren egitura eta diseinu kalkulu metodoak aplikatzea besterik gabe. Diseinu kontzeptu berriak ezarri behar dira zirkuitu magnetikoaren egitura berriro aztertzeko eta hobetzeko. Ordenagailu hardware eta software teknologiaren garapen azkarrarekin, baita diseinu metodo modernoen etengabeko hobekuntzarekin ere, hala nola eremu elektromagnetikoaren kalkulu numerikoa, optimizazio diseinua eta simulazio teknologia, eta motor akademikoen eta ingeniaritzako komunitateen ahalegin bateratuari esker, aurrerapenak egin dira iman iraunkorreko motorren diseinu teorian, kalkulu metodoetan, prozesu estrukturaletan eta kontrol teknologietan, analisi eta ikerketa metodoen multzo osoa eta ordenagailuz lagundutako analisi eta diseinu softwarea osatuz, eremu elektromagnetikoaren kalkulu numerikoa eta zirkuitu magnetiko baliokideen analisi irtenbidea konbinatzen dituena, eta etengabe hobetzen ari dena.
2. Desmagnetizazio itzulezinaren arazoa
Diseinua edo erabilera desegokia bada, iman iraunkorreko motorrak desmagnetizazio itzulezina edo desmagnetizazioa sor dezake tenperatura altuegia denean (NdFeB iman iraunkorra) edo baxuegia denean (ferrita iman iraunkorra), inpaktu-korronteak eragindako armadura-erreakziopean edo bibrazio mekaniko larrien pean, eta horrek motorraren errendimendua murriztuko du eta baita erabilezin bihurtuko du. Hori dela eta, beharrezkoa da motor-fabrikatzaileek iman iraunkorreko materialen egonkortasun termikoa egiaztatzeko metodoak eta gailuak aztertzea eta garatzea, eta egitura-forma desberdinen desmagnetizazioaren aurkako gaitasunak aztertzea, diseinuan eta fabrikazioan neurri egokiak hartu ahal izateko iman iraunkorreko motorrak magnetismoa galtzen ez duela ziurtatzeko.
3. Kostu arazoak
Lur arraroetako iman iraunkorrak oraindik nahiko garestiak direnez, lur arraroetako iman iraunkorreko motorren kostua, oro har, kitzikapen-motor elektrikoena baino handiagoa da, eta hori konpentsatu behar da errendimendu handiarekin eta funtzionamendu-kostuetan aurrezkiekin. Zenbait kasutan, hala nola ordenagailu-diskoetarako ahots-bobinaren motorretan, NdFeB iman iraunkorrak erabiltzeak errendimendua hobetzen du, bolumena eta masa nabarmen murrizten ditu, eta kostu totalak murrizten ditu. Diseinatzerakoan, errendimenduaren eta prezioaren alderaketa egin behar da erabilera-aldi eta -eskakizun espezifikoetan oinarrituta, eta egitura-prozesuak berritu eta diseinuak optimizatu kostuak murrizteko.
Anhui Mingteng Iman Iraunkorreko Ekipamendu Elektromekanikoen Enpresa, Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Iman iraunkorreko motorraren altzairu magnetikoaren desmagnetizazio-tasa ez da urtean milarena baino gehiago.
Gure enpresaren iman iraunkorreko motorraren errotorearen iman iraunkorreko materialak energia magnetiko handiko produktua eta koerzitibitate intrintseko handiko NdFeB sinterizatua erabiltzen ditu, eta ohiko mailak N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, etab. Hartu adibide gisa gure enpresan erabili ohi den N38SH maila: 38--k 38MGOe-ren energia magnetiko maximoa adierazten du; SH-k 150 ℃-ko tenperatura-erresistentzia maximoa adierazten du. UH-k 180 ℃-ko tenperatura-erresistentzia maximoa du. Enpresak altzairu magnetikoaren muntaketarako tresna profesionalak eta gida-euskarriak diseinatu ditu, eta muntatutako altzairu magnetikoaren polaritatea kualitatiboki aztertu du bitarteko arrazoizkoekin, zirrikitu magnetiko bakoitzaren fluxu magnetiko erlatiboa hurbil egon dadin, zirkuitu magnetikoaren simetria eta altzairu magnetikoaren muntaketaren kalitatea bermatuz.
Copyright: Artikulu hau WeChat-eko "gaurko motorra" zenbaki publikoaren berrargitalpena da, jatorrizko esteka https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg da.
Artikulu honek ez ditu gure enpresaren ikuspuntuak islatzen. Iritzi edo ikuspuntu desberdinak badituzu, zuzendu gaitzazu!
Argitaratze data: 2024ko abuztuaren 30a