Сиз чын эле туруктуу магниттик моторлордун туруктуу магниттеринин дизайнын түшүнөсүзбү?

Туруктуу магниттик моторлордун өнүгүшү туруктуу магниттик материалдардын өнүгүшү менен тыгыз байланыштуу.
Туруктуу магниттик моторлордун өнүгүшү туруктуу магниттик материалдардын өнүгүшү менен тыгыз байланыштуу. Менин өлкөм дүйнөдө туруктуу магниттик материалдардын магниттик касиеттерин ачып, аларды практикада колдонгон биринчи өлкө. Эки миң жылдан ашык убакыт мурун биздин өлкө туруктуу магниттик материалдардын магниттик касиеттерин колдонуп, компас жасаган, ал навигацияда, аскердик жана башка тармактарда чоң роль ойногон. Ал байыркы менин өлкөмдөгү төрт улуу ойлоп табуунун бири болуп калды.

1820-жылдары пайда болгон дүйнөдөгү биринчи мотор туруктуу магнит тарабынан пайда болгон козгоочу магнит талаасы бар туруктуу магниттик мотор болгон. Бирок, ошол учурда колдонулган туруктуу магниттик материал магниттик энергия тыгыздыгы өтө төмөн болгон табигый магнетит (Fe3O4) болгон жана андан жасалган мотор көлөмдүү болгондуктан, көп өтпөй электрдик козгоочу мотор менен алмаштырылган.

Ар кандай кыймылдаткычтардын тез өнүгүшү жана ток магнитизаторлорунун ойлоп табылышы менен адамдар туруктуу магниттик материалдардын механизми, курамы жана өндүрүш технологиясы боюнча терең изилдөөлөрдү жүргүзүп, көмүртек болотун жана вольфрам болотун (максималдуу магниттик энергия продуктусу болжол менен 2.7 кДж/м3), кобальт болотун (максималдуу магниттик энергия продуктусу болжол менен 7.2 кДж/м3) жана башка туруктуу магниттик материалдарды удаалаш ачышты. Атап айтканда, 1930-жылдары пайда болгон AlNiCo туруктуу магниттери (максималдуу магниттик энергия продуктусу 85 кДж/м3кө жетиши мүмкүн) жана 1950-жылдары пайда болгон феррит туруктуу магниттери (максималдуу магниттик энергия продуктусу азыр 40 ​​кДж/м3кө жетиши мүмкүн) ар кандай магниттик касиеттерге ээ. Чоң жакшыруу менен ар кандай микро жана кичинекей кыймылдаткычтар туруктуу магниттик козгоону колдонушкан. Туруктуу магниттик кыймылдаткычтардын кубаттуулугу бир нече милливатттан кичине жана ондогон киловатттарга чейин жетет. Алар аскердик, өнөр жай жана айыл чарба өндүрүшүндө жана күнүмдүк турмушта кеңири колдонулат жана чыгаруу кескин көбөйдү. Ошого жараша, бул мезгилде туруктуу магниттик кыймылдаткычтарды долбоорлоо теориясында, эсептөө ыкмасында, магниттештирүүдө жана өндүрүү технологиясында чоң жетишкендиктер жасалды жана туруктуу магниттердин жумушчу диаграммасы менен көрсөтүлгөн талдоо жана изилдөө ыкмаларынын жыйындысы түзүлдү. Бирок, AlNiCo туруктуу магниттеринин коэрцитивдүүлүгү төмөн (36-160 кА/м), ал эми феррит туруктуу магниттеринин калдык тыгыздыгы жогору эмес (0.2-0.44 Т), бул алардын кыймылдаткычтарда колдонулушун чектейт. 1960-1980-жылдарга чейин сейрек кездешүүчү жер кобальт туруктуу магниттери жана неодим темир бор туруктуу магниттери (экөө тең жалпысынан сейрек кездешүүчү жер туруктуу магниттери деп аталат) жогорку калдык тыгыздыгы, жогорку коэрцитивдүүлүгү, жогорку магниттик энергия продуктусу жана сызыктуу демагнетизация ийри сызыгы менен удаалаш чыгып келген. Туруктуу магниттик кыймылдаткычтын эң сонун магниттик касиеттери электр кыймылдаткычтарын өндүрүү үчүн өзгөчө ылайыктуу, ошондуктан туруктуу магниттик кыймылдаткычтардын өнүгүшү жаңы тарыхый мезгилге кирди.

Туруктуу магниттик материал

Мотор магниттери: Моторлордо кеңири колдонулган туруктуу магнит материалдарына агломерленген магниттер жана бириктирилген магниттер кирет, негизги түрлөрү AlNiCo, феррит, самарий кобальт, NdFeB ж.б.
AlNiCo: AlNiCo туруктуу магнит материалы эң алгачкы кеңири колдонулган туруктуу магнит материалы болуп саналат жана аны даярдоо процесси жана технологиясы салыштырмалуу жетилген. Учурда Японияда, АКШда, Европада, Орусияда жана Кытайда заводдор бар. Ири өндүрүш ишканаларынын арасында Ханчжоу туруктуу магнитинин өндүрүшү учурда Кытайда биринчи болуп саналат, анын жылдык өндүрүш кубаттуулугу 3,000 тоннаны түзөт.

Туруктуу магниттик феррит материалы: 1950-жылдары феррит гүлдөп-өнүгө баштаган. Айрыкча 1970-жылдары мажбурлоочу күч жана магниттик энергия жагынан жакшыраак көрсөткүчтөргө ээ болгон стронций феррити көп санда өндүрүшкө киргизилген жана туруктуу магниттик феррит тездик менен колдонула баштаган. Металл эмес магниттик материал катары ферриттин оңой кычкылдануу, Кюринин температурасынын төмөндүгү жана металл туруктуу магниттик материалдардын жогорку баасы сыяктуу кемчиликтери жок, ошондуктан ал абдан популярдуу.

Самарий кобальт материалы: 1960-жылдардын ортосунда пайда болгон жана анын иштеши абдан туруктуу, мыкты магниттик касиеттерге ээ туруктуу магнит материалы. Самарий кобальт магниттик касиеттери жагынан моторлорду өндүрүү үчүн өзгөчө ылайыктуу, бирок анын жогорку баасынан улам, ал негизинен авиация, аэрокосмос, курал-жарак жана башка аскердик моторлорду изилдөө жана иштеп чыгууда, ошондой эле баасы негизги фактор болбогон жогорку технологиялык тармактардагы жогорку өндүрүмдүү моторлорду изилдөөдө жана иштеп чыгууда колдонулат.

NdFeB материалы: NdFeB магниттик материалы - бул неодимдин, темир кычкылынын ж.б. эритмеси, ошондой эле магниттик болот деп да аталат. Ал өтө жогорку магниттик энергия продуктусуна жана мажбурлоочу күчкө ээ, ошол эле учурда жогорку энергия тыгыздыгынын артыкчылыктары NdFeB туруктуу магнит материалдарын заманбап өнөр жайда жана электрондук технологияларда кеңири колдонууга мүмкүндүк берет. Анын өлчөмүн, салмагын жана калыңдыгын азайтууга болот. Курамында неодим жана темир көп болгондуктан, дат басуу оңой. Беттик химиялык пассивдештирүү азыркы учурда эң жакшы чечимдердин бири болуп саналат.

Магниттик болоттун иштеши менен мотордун иштешинин ортосундагы байланыш

1. Калдык магнетизмдин таасири

Туруктуу токтун кыймылдаткычтары үчүн, бирдей ором параметрлеринде жана сыноо шарттарында, калдык канчалык жогору болсо, жүктөмсүз ылдамдык жана жүктөмсүз ток ошончолук төмөн болот; максималдуу момент канчалык чоң болсо, эң жогорку натыйжалуулук чекитинде натыйжалуулук ошончолук жогору болот. Чыныгы сыноодо, магниттик болоттун калдыктуулук стандартын баалоо үчүн, адатта, жүктөмсүз ылдамдыктын деңгээли жана максималдуу моменттин өлчөмү колдонулат.

Оромонун параметрлери жана электрдик параметрлер бирдей болгондо, реманент канчалык жогору болсо, жүктөмсүз ылдамдык ошончолук төмөн жана жүктөмсүз ток ошончолук төмөн болот, анткени иштеп жаткан мотор салыштырмалуу төмөн ылдамдыкта жетиштүү тескери индуктивдүүлүктү пайда кылат. Ал оромого колдонулган электр кыймылдаткыч күчүнүн алгебралык суммасынын азайышына алып келүүчү чыңалууну пайда кылат.

2. Мажбурлоонун таасири

Мотордун иштөө процессинде ар дайым температуранын жана тескери магнитсизденүүнүн таасири болот. Мотордун дизайнынын көз карашынан алганда, мажбурлоо күчү канчалык жогору болсо, магниттик болоттун калыңдыгынын багыты ошончолук кичине болушу мүмкүн, ал эми мажбурлоо күчү канчалык кичине болсо, магниттик болоттун калыңдыгынын багыты ошончолук чоң болот. Бирок, магниттик болот белгилүү бир мажбурлоо күчүнөн ашып кеткенден кийин, ал пайдасыз болуп калат, анткени мотордун башка компоненттери ал температурада туруктуу иштей албайт. Мажбурлоо талаптарга гана жооп бериши керек, ал эми стандарт - сунушталган эксперименталдык шарттарда талаптарга жооп берүү жана ресурстарды текке кетирүүнүн кажети жок.

3. Тик бурчтуктун таасири

Тик бурчтуулугу кыймылдаткычтын иштөөсүн текшерүүнүн натыйжалуулук ийри сызыгынын түздүгүнө гана таасир этет. Кыймылдаткычтын натыйжалуулук ийри сызыгынын түздүгү маанилүү индекс стандарты катары көрсөтүлбөсө да, ал табигый жол шарттарында дөңгөлөк ичиндеги кыймылдаткычтын улануу аралыгы үчүн абдан маанилүү. Ар кандай жол шарттарынан улам, кыймылдаткыч дайыма эле максималдуу натыйжалуулук чекитинде иштей албайт, бул кээ бир кыймылдаткычтардын максималдуу натыйжалуулугу жогору эместигинин жана улануу аралыгы узун болушунун себептеринин бири. Жакшы дөңгөлөк ичиндеги кыймылдаткыч жогорку максималдуу натыйжалуулукка гана ээ болбостон, натыйжалуулук ийри сызыгы мүмкүн болушунча тегиз болушу керек жана натыйжалуулуктун төмөндөшүнүн жантайыңкылыгы канчалык кичине болсо, ошончолук жакшы. Бул бара-бара дөңгөлөк ичиндеги кыймылдаткычтардын рыногу, технологиясы жана стандарттары жетилген сайын маанилүү стандартка айланат.

4. Аткаруу ырааттуулугунун таасири

Туруксуз реманенс: Айрыкча жогорку өндүрүмдүүлүккө ээ болгон айрымдары болсо да, бул жакшы эмес. Ар бир бир багыттуу магнит талаасынын сегментинин магнит агымынын туруксуздугунан улам, момент асимметриялуу жана термелүү пайда болот.

Туура эмес мажбурлоо күчү: Атап айтканда, айрым буюмдардын мажбурлоо күчү өтө төмөн, бул тескери магниттенүүгө жакын, натыйжада ар бир магниттик болоттун магниттик агымы туруксуз болуп, мотордун титирешине алып келет. Бул эффект щеткасыз моторлор үчүн көбүрөөк байкалат.

Магниттин формасынын жана толеранттуулугунун кыймылдаткычтын иштешине тийгизген таасири

1. Магниттик болоттун калыңдыгынын таасири

Ички же тышкы магниттик чынжыр бекитилгенде, калыңдыгы жогорулаганда, аба аралыгы азаят жана эффективдүү магниттик агым жогорулайт. Айкын көрсөткүч, ошол эле калдык магнетизм астында жүктөмсүз ылдамдык жана жүктөмсүз ток азаят жана мотордун максималдуу эффективдүүлүгү төмөндөйт. Бирок, мотордун коммутациялык термелүүсүнүн жогорулашы жана мотордун салыштырмалуу тик эффективдүүлүк ийри сызыгы сыяктуу терс жактары да бар. Ошондуктан, термелүүнү азайтуу үчүн мотор магниттеринин калыңдыгы мүмкүн болушунча ырааттуу болушу керек.

2. Магниттик болоттун туурасынын таасири

Тыгыз таңгакталган щеткасыз мотор магниттери үчүн жалпы кумулятивдик боштук 0.5 ммден ашпашы керек. Эгерде ал өтө кичинекей болсо, аны орнотууга мүмкүн эмес. Эгерде ал өтө чоң болсо, ал мотордун термелишине жана натыйжалуулугунун төмөндөшүнө алып келет. Бул абал жана магниттик болгондуктан. Болоттун чыныгы абалы дал келбейт жана туурасынын ырааттуулугун камсыз кылуу керек, болбосо мотордун натыйжалуулугу төмөн жана термелүүсү чоң болот.

Щеткалуу моторлор үчүн магниттердин ортосунда белгилүү бир боштук бар, ал механикалык коммутациялык өткөөл зона үчүн сакталган. Боштук болгону менен, көпчүлүк өндүрүүчүлөр мотор магнитинин так орнотуу абалын камсыз кылуу үчүн орнотуунун тактыгын камсыз кылуу максатында катуу магниттик болот орнотуу жол-жоболоруна ээ. Эгерде магниттик болоттун туурасы ашып кетсе, ал орнотулбайт; эгерде магниттик болоттун туурасы өтө кичинекей болсо, магниттик болоттун жайгашуусу туура эмес тегизделет, мотордун термелүүсү жогорулайт жана натыйжалуулук төмөндөйт.

3. Магниттик болоттун фаскалоо өлчөмүнүн жана фаскалоосуздугунун таасири

Эгерде бурч кыйшайбаса, мотордун магнит талаасынын четиндеги магнит талаасынын өзгөрүү ылдамдыгы чоң болуп, мотордун импульстук термелүүсүнө алып келет. Кыйшайуу бурчу канчалык чоң болсо, термелүү ошончолук аз болот. Бирок, кыйшайуу көбүнчө магнит агымынын белгилүү бир жоготуусуна алып келет. Айрым мүнөздөмөлөр боюнча, кыйшайуу 0.8ге жеткенде, магнит агымынын жоготуусу 0.5 ~ 1.5% түзөт. Щеткаланган мотордун калдыктыгы аз болгондо, кыйшайуунун өлчөмүн тиешелүү түрдө азайтуу калдыкты компенсациялоо үчүн пайдалуу, бирок мотордун импульстук термелүүсү жогорулайт. Жалпысынан алганда, калдыктык төмөн болгондо, узундук багытындагы толеранттуулукту тиешелүү түрдө чоңойтууга болот, бул натыйжалуу магнит агымын белгилүү бир деңгээлде жакшыртып, мотордун иштешин негизинен өзгөртпөйт.

Туруктуу магниттик моторлор үчүн сактык чаралары

1. Магниттик чынжырдын түзүлүшүн жана дизайнын эсептөө

Ар кандай туруктуу магниттик материалдардын, айрыкча сейрек кездешүүчү жер туруктуу магниттеринин эң сонун магниттик касиеттерин толук кандуу пайдалануу жана үнөмдүү туруктуу магниттик моторлорду өндүрүү үчүн салттуу туруктуу магниттик моторлордун же электрдик козгоо моторлорунун түзүлүшүн жана дизайнын эсептөө ыкмаларын жөнөкөй колдонуу мүмкүн эмес. Жаңы дизайн концепциясы түзүлүп, магниттик схеманын түзүлүшү кайрадан талданып, өркүндөтүлүшү керек. Компьютердик жабдуулардын жана программалык камсыздоонун технологиясынын тез өнүгүшү, ошондой эле электромагниттик талаанын сандык эсептөөсү, оптималдаштыруу дизайны жана симуляция технологиясы сыяктуу заманбап дизайн ыкмаларынын электр кыймылдаткыч академиясынын жана инженердик чөйрөлөрдүн биргелешкен аракеттери менен тынымсыз өркүндөтүлүшү менен ал дизайн теориясында кеңири колдонулуп келет. Эсептөө ыкмаларында, структуралык технологияда жана башкаруу технологиясында ж.б. чоң жетишкендиктерге жетишилди, ошондой эле электромагниттик талаанын сандык эсептөөсүн жана эквиваленттүү магниттик схеманын аналитикалык чечимин айкалыштырган талдоо жана изилдөө ыкмаларынын жана компьютердик жардам менен талдоо жана долбоорлоо программалык камсыздоосунун жыйындысы түзүлдү жана тынымсыз өркүндөтүлүп жатат.

2. Контролдоо маселелери

Туруктуу магниттик кыймылдаткыч өзүнүн магнит талаасын тышкы энергиясыз сактай алат, бирок ошол эле учурда анын магнит талаасын сырттан жөнгө салууну жана башкарууну өтө кыйындатат. Туруктуу магнит генератору үчүн анын чыгуучу чыңалуусун жана кубаттуулук коэффициентин сырттан жөнгө салуу кыйын, ал эми туруктуу магниттик туруктуу токтун кыймылдаткычы козгоо ыкмасын өзгөртүү менен ылдамдыгын жөнгө сала албайт. Булар туруктуу магниттик кыймылдаткычтардын колдонуу диапазонун чектейт. Бирок, MOSFET жана IGBT сыяктуу кубаттуулуктагы электрондук түзүлүштөрдүн жана башкаруу технологияларынын тез өнүгүшү менен, көпчүлүк туруктуу магниттик кыймылдаткычтарды талааны башкаруусуз жана якорь башкаруусу менен гана колдонсо болот. Долбоорлоодо, туруктуу магниттик кыймылдаткыч жаңы жумуш шарттарында иштей алышы үчүн, сейрек кездешүүчү жер туруктуу магниттик материалдардын, кубаттуулуктагы электрондук түзүлүштөрдүн жана микрокомпьютердик башкаруунун үч жаңы технологиясын айкалыштыруу зарыл.

3. Кайтарылгыс демагнетизация маселеси

Эгерде долбоорлоо же колдонуу туура эмес болсо, туруктуу магниттик кыймылдаткыч температура өтө жогору болгондо (NdFeB туруктуу магнит) же өтө төмөн болгондо (феррит туруктуу магнит), же катуу механикалык термелүү болгондо, кирүүчү токтун таасиринен келип чыккан якорь реакциясынын таасири астында болот. Кайтарылгыс демагнетизацияга же магниттелүүнүн жоголушуна алып келиши мүмкүн, бул кыймылдаткычтын иштешин төмөндөтөт жана ал тургай аны колдонууга жараксыз кылат. Ошондуктан, кыймылдаткыч өндүрүүчүлөр үчүн ылайыктуу туруктуу магниттик материалдардын жылуулук туруктуулугун текшерүү ыкмаларын жана түзүлүштөрүн изилдөө жана иштеп чыгуу, ошондой эле ар кандай структуралык формалардын демагнетизацияга каршы мүмкүнчүлүктөрүн талдоо зарыл, ошентип долбоорлоо жана өндүрүү учурунда тиешелүү чараларды көрүү керек. Туруктуу магниттик кыймылдаткычтар магниттүүлүгүн жоготпойт.

4. Чыгым маселелери

Феррит туруктуу магниттик кыймылдаткычтар, айрыкча миниатюралык туруктуу магниттик туруктуу токтун кыймылдаткычтары, жөнөкөй түзүлүшү жана процесси, салмагынын аздыгы жана жалпысынан электрдик козгоо кыймылдаткычтарына караганда төмөн жалпы баасынан улам кеңири колдонулуп келет. Сейрек кездешүүчү туруктуу магниттер азыркы учурда салыштырмалуу кымбат болгондуктан, сейрек кездешүүчү туруктуу магниттик кыймылдаткычтардын баасы, адатта, электрдик козгоо кыймылдаткычтарына караганда жогору, муну анын жогорку өндүрүмдүүлүгү жана иштөө чыгымдарын үнөмдөө менен компенсациялоо керек. Айрым учурларда, мисалы, компьютердик диск жетектерин үн катушкаларынын кыймылдаткычтарында, NdFeB туруктуу магниттеринин иштеши жакшырат, көлөмү жана массасы бир кыйла азаят жана жалпы баасы төмөндөйт. Долбоорлоодо тандоону чечүү үчүн конкреттүү колдонуу учурларына жана талаптарына ылайык өндүрүмдүүлүктү жана бааны салыштыруу керек, ошондой эле чыгымдарды азайтуу үчүн структуралык процессти жана дизайнды оптималдаштырууну жаңыртуу керек.