Zhvillimi i motorëve me magnet të përhershëm është i lidhur ngushtë me zhvillimin e materialeve me magnet të përhershëm. Kina është vendi i parë në botë që zbuloi vetitë magnetike të materialeve me magnet të përhershëm dhe i zbatoi ato në praktikë. Më shumë se 2,000 vjet më parë, Kina përdori vetitë magnetike të materialeve me magnet të përhershëm për të bërë busulla, të cilat luajtën një rol të madh në navigacion, ushtri dhe fusha të tjera, dhe u bënë një nga katër shpikjet e mëdha të Kinës së lashtë.
Motori i parë në botë, i cili u shfaq në vitet 1920, ishte një motor me magnet të përhershëm që përdorte magnete të përhershme për të gjeneruar fusha magnetike ngacmuese. Megjithatë, materiali i magnetit të përhershëm i përdorur në atë kohë ishte magnetiti natyror (Fe3O4), i cili kishte një dendësi shumë të ulët të energjisë magnetike. Motori i bërë prej tij ishte i madh në madhësi dhe shpejt u zëvendësua nga motori elektrik i ngacmimit.
Me zhvillimin e shpejtë të motorëve të ndryshëm dhe shpikjen e magnetizuesve aktualë, njerëzit kanë kryer kërkime të thella mbi mekanizmin, përbërjen dhe teknologjinë e prodhimit të materialeve magnetike të përhershme, dhe kanë zbuluar me radhë një sërë materialesh magnetike të përhershme, siç janë çeliku i karbonit, çeliku i tungstenit (produkti maksimal i energjisë magnetike prej rreth 2.7 kJ/m3) dhe çeliku i kobaltit (produkti maksimal i energjisë magnetike prej rreth 7.2 kJ/m3).
Në veçanti, shfaqja e magnetëve të përhershëm prej alumini, nikel-kobalti në vitet 1930 (produkti maksimal i energjisë magnetike mund të arrijë 85 kJ/m3) dhe magnetëve të përhershëm prej ferriti në vitet 1950 (produkti maksimal i energjisë magnetike mund të arrijë 40 kJ/m3) ka përmirësuar shumë vetitë magnetike, dhe motorë të ndryshëm mikro dhe të vegjël kanë filluar të përdorin ngacmimin me magnet të përhershëm. Fuqia e motorëve me magnet të përhershëm varion nga disa milivat deri në dhjetëra kilovat. Ato përdoren gjerësisht në prodhimin ushtarak, industrial dhe bujqësor, si dhe në jetën e përditshme, dhe prodhimi i tyre është rritur ndjeshëm.
Përkatësisht, gjatë kësaj periudhe, janë bërë përparime në teorinë e projektimit, metodat e llogaritjes, magnetizimin dhe teknologjinë e prodhimit të motorëve me magnet të përhershëm, duke formuar një sërë metodash analize dhe kërkimore të përfaqësuara nga metoda e diagramit të punës së magnetit të përhershëm. Megjithatë, forca shtrënguese e magnetëve të përhershëm AlNiCo është e ulët (36-160 kA/m), dhe dendësia magnetike e mbetur e magnetëve të përhershëm të ferritit nuk është e lartë (0.2-0.44 T), gjë që kufizon gamën e aplikimit të tyre në motorë.
Vetëm në vitet 1960 dhe 1980 dolën njëri pas tjetrit magnetet e përhershme të kobaltit të metaleve të rralla dhe magnetet e përhershme të neodimit, hekurit dhe borit (të referuara së bashku si magnete të përhershme të metaleve të rralla). Vetitë e tyre të shkëlqyera magnetike të dendësisë së lartë magnetike të mbetur, forcës së lartë shtrënguese, produktit të lartë të energjisë magnetike dhe kurbës lineare të demagnetizimit janë veçanërisht të përshtatshme për prodhimin e motorëve, duke e çuar kështu zhvillimin e motorëve me magnet të përhershëm në një periudhë të re historike.
1. Materiale magnetike të përhershme
Materialet e magneteve të përhershme që përdoren zakonisht në motorë përfshijnë magnete të sinterizuara dhe magnete të lidhura, llojet kryesore janë alumini, nikeli, kobalti, ferriti, samariumi, kobalti, neodimi, hekuri, bor, etj.
Alnico: Materiali i magnetit të përhershëm Alnico është një nga materialet më të hershme të magnetit të përhershëm të përdorur gjerësisht, dhe procesi dhe teknologjia e përgatitjes së tij janë relativisht të pjekura.
Feriti i përhershëm: Në vitet 1950, ferriti filloi të lulëzonte, veçanërisht në vitet 1970, kur ferriti i stronciumit me koercitivitet të mirë dhe performancë të energjisë magnetike u vu në prodhim në sasi të mëdha, duke zgjeruar me shpejtësi përdorimin e ferritit të përhershëm. Si një material magnetik jometalik, ferriti nuk ka disavantazhet e oksidimit të lehtë, temperaturës së ulët të Curie dhe kostos së lartë të materialeve metalike me magnet të përhershëm, kështu që është shumë popullor.
Kobalti i samariumit: Një material magnetik i përhershëm me veti të shkëlqyera magnetike që u shfaq në mesin e viteve 1960 dhe ka performancë shumë të qëndrueshme. Kobalti i samariumit është veçanërisht i përshtatshëm për prodhimin e motorëve për sa i përket vetive magnetike, por për shkak të çmimit të tij të lartë, përdoret kryesisht në kërkimin dhe zhvillimin e motorëve ushtarakë si aviacioni, hapësira ajrore dhe armët, si dhe motorëve në fusha të teknologjisë së lartë ku performanca e lartë dhe çmimi nuk janë faktori kryesor.
NdFeB: Materiali magnetik NdFeB është një aliazh i neodimit, oksidit të hekurit, etj., i njohur edhe si çelik magnetik. Ai ka produkt energjie magnetike jashtëzakonisht të lartë dhe forcë shtrënguese. Në të njëjtën kohë, avantazhet e dendësisë së lartë të energjisë i bëjnë materialet magnetike të përhershme NdFeB të përdorura gjerësisht në industrinë moderne dhe teknologjinë elektronike, duke bërë të mundur miniaturizimin, lehtësimin dhe hollimin e pajisjeve të tilla si instrumentet, motorët elektroakustikë, ndarjen magnetike dhe magnetizimin. Meqenëse përmban një sasi të madhe neodimi dhe hekuri, është i lehtë për t'u ndryshkur. Pasivizimi kimik sipërfaqësor është një nga zgjidhjet më të mira aktualisht.
Rezistenca ndaj korrozionit, temperatura maksimale e funksionimit, performanca e përpunimit, forma e kurbës së demagnetizimit,
dhe krahasimi i çmimeve të materialeve të magneteve të përhershme që përdoren zakonisht për motorët (Figura)
2.Ndikimi i formës dhe tolerancës së çelikut magnetik në performancën e motorit
1. Ndikimi i trashësisë së çelikut magnetik
Kur qarku magnetik i brendshëm ose i jashtëm është i fiksuar, boshllëku i ajrit zvogëlohet dhe fluksi magnetik efektiv rritet kur trashësia rritet. Manifestimi i dukshëm është se shpejtësia pa ngarkesë zvogëlohet dhe rryma pa ngarkesë zvogëlohet nën të njëjtin magnetizëm të mbetur, dhe efikasiteti maksimal i motorit rritet. Megjithatë, ka edhe disavantazhe, të tilla si rritja e dridhjeve të komutimit të motorit dhe një kurbë relativisht më e pjerrët e efikasitetit të motorit. Prandaj, trashësia e çelikut magnetik të motorit duhet të jetë sa më e qëndrueshme të jetë e mundur për të zvogëluar dridhjet.
2. Ndikimi i gjerësisë së çelikut magnetik
Për magnetët e motorëve pa furça të vendosur afër njëra-tjetrës, hapësira totale kumulative nuk mund të kalojë 0.5 mm. Nëse është shumë e vogël, nuk do të instalohet. Nëse është shumë e madhe, motori do të dridhet dhe do të ulë efikasitetin. Kjo ndodh sepse pozicioni i elementit Hall që mat pozicionin e magnetit nuk korrespondon me pozicionin aktual të magnetit, dhe gjerësia duhet të jetë e qëndrueshme, përndryshe motori do të ketë efikasitet të ulët dhe dridhje të mëdha.
Për motorët me furça, ekziston një hapësirë e caktuar midis magneteve, e cila është e rezervuar për zonën e tranzicionit të komutimit mekanik. Edhe pse ekziston një hapësirë, shumica e prodhuesve kanë procedura të rrepta instalimi të magnetit për të siguruar saktësinë e instalimit në mënyrë që të sigurohet pozicioni i saktë i instalimit të magnetit të motorit. Nëse gjerësia e magnetit tejkalon, ai nuk do të instalohet; nëse gjerësia e magnetit është shumë e vogël, kjo do të shkaktojë keqpozicionimin e magnetit, motori do të vibrojë më shumë dhe efikasiteti do të ulet.
3. Ndikimi i madhësisë së lakimit të çelikut magnetik dhe mos-lakimit
Nëse nuk bëhet prerje e pjerrët, shkalla e ndryshimit të fushës magnetike në skajin e fushës magnetike të motorit do të jetë e madhe, duke shkaktuar pulsimin e motorit. Sa më i madh të jetë prerje e pjerrët, aq më i vogël është dridhja. Megjithatë, prerje e pjerrët në përgjithësi shkakton një humbje të caktuar të fluksit magnetik. Për disa specifikime, humbja e fluksit magnetik është 0.5~1.5% kur prerje e pjerrët është 0.8. Për motorët me furça me magnetizëm të ulët të mbetur, zvogëlimi i përshtatshëm i madhësisë së prerjes do të ndihmojë në kompensimin e magnetizmit të mbetur, por pulsimi i motorit do të rritet. Në përgjithësi, kur magnetizmi i mbetur është i ulët, toleranca në drejtimin e gjatësisë mund të zgjerohet në mënyrë të përshtatshme, gjë që mund të rrisë fluksin magnetik efektiv në një farë mase dhe ta mbajë performancën e motorit praktikisht të pandryshuar.
3. Shënime mbi motorët me magnet të përhershëm
1. Struktura e qarkut magnetik dhe llogaritja e projektimit
Për t'i dhënë plotësisht mundësi vetive magnetike të materialeve të ndryshme me magnet të përhershëm, veçanërisht vetive të shkëlqyera magnetike të magneteve të përhershëm të tokës së rrallë, dhe për të prodhuar motorë me magnet të përhershëm me kosto efektive, nuk është e mundur të aplikohen thjesht metodat e llogaritjes së strukturës dhe projektimit të motorëve tradicionalë me magnet të përhershëm ose motorëve me ngacmim elektromagnetik. Duhet të krijohen koncepte të reja projektimi për të rianalizuar dhe përmirësuar strukturën e qarkut magnetik. Me zhvillimin e shpejtë të teknologjisë së pajisjeve dhe softuerëve kompjuterikë, si dhe përmirësimin e vazhdueshëm të metodave moderne të projektimit, siç janë llogaritja numerike e fushës elektromagnetike, projektimi i optimizimit dhe teknologjia e simulimit, dhe nëpërmjet përpjekjeve të përbashkëta të komuniteteve akademike dhe inxhinierike të motorëve, janë bërë përparime në teorinë e projektimit, metodat e llogaritjes, proceset strukturore dhe teknologjitë e kontrollit të motorëve me magnet të përhershëm, duke formuar një set të plotë metodash analize dhe kërkimore dhe softuerësh analize dhe projektimi të ndihmuar nga kompjuteri që kombinojnë llogaritjen numerike të fushës elektromagnetike dhe zgjidhjen ekuivalente analitike të qarkut magnetik, dhe që po përmirësohen vazhdimisht.
2. Problemi i demagnetizimit të pakthyeshëm
Nëse projektimi ose përdorimi është i papërshtatshëm, motori me magnet të përhershëm mund të shkaktojë demagnetizim të pakthyeshëm, ose demagnetizim, kur temperatura është shumë e lartë (magnet i përhershëm NdFeB) ose shumë e ulët (magnet i përhershëm ferriti), nën reagimin e armaturës të shkaktuar nga rryma e impaktit, ose nën dridhje të forta mekanike, të cilat do të zvogëlojnë performancën e motorit dhe madje do ta bëjnë atë të papërdorshëm. Prandaj, është e nevojshme të studiohen dhe zhvillohen metoda dhe pajisje të përshtatshme për prodhuesit e motorëve për të kontrolluar qëndrueshmërinë termike të materialeve me magnet të përhershëm dhe për të analizuar aftësitë anti-demagnetizim të formave të ndryshme strukturore, në mënyrë që të merren masa përkatëse gjatë projektimit dhe prodhimit për të siguruar që motori me magnet të përhershëm të mos humbasë magnetizmin.
3. Çështjet e kostos
Meqenëse magnetët e përhershëm me metale të rralla janë ende relativisht të shtrenjtë, kostoja e motorëve me magnet të përhershëm me metale të rralla është përgjithësisht më e lartë se ajo e motorëve me ngacmim elektrik, gjë që duhet të kompensohet nga performanca e tyre e lartë dhe kursimet në kostot operative. Në disa raste, siç janë motorët me spirale zanore për disqet e kompjuterit, përdorimi i magnetëve të përhershëm NdFeB përmirëson performancën, zvogëlon ndjeshëm vëllimin dhe masën, dhe zvogëlon kostot totale. Gjatë projektimit, është e nevojshme të bëhet një krahasim i performancës dhe çmimit bazuar në raste dhe kërkesa specifike përdorimi, dhe të inovohen proceset strukturore dhe të optimizohen projektet për të ulur kostot.
Anhui Mingteng Magnet Permanent Equipment Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/Shkalla e demagnetizimit të çelikut magnetik me motor magnetik të përhershëm nuk është më shumë se një e mijta në vit.
Materiali i magnetit të përhershëm të rotorit të motorit me magnet të përhershëm të kompanisë sonë përdor produkt të lartë energjie magnetike dhe koercitivitet të brendshëm të lartë NdFeB të sinterizuar, dhe klasat konvencionale janë N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, etj. Merrni N38SH, një klasë e përdorur zakonisht nga kompania jonë, si shembull: 38- përfaqëson produktin maksimal të energjisë magnetike të 38MGOe; SH përfaqëson rezistencën maksimale të temperaturës prej 150℃. UH ka një rezistencë maksimale të temperaturës prej 180℃. Kompania ka projektuar vegla profesionale dhe pajisje udhëzuese për montimin e çelikut magnetik, dhe ka analizuar në mënyrë cilësore polaritetin e çelikut magnetik të montuar me mjete të arsyeshme, në mënyrë që vlera relative e fluksit magnetik të secilës çelik magnetik me çarje të jetë e afërt, gjë që siguron simetrinë e qarkut magnetik dhe cilësinë e montimit të çelikut magnetik.
Të drejtat e autorit: Ky artikull është një ribotim i numrit publik të WeChat "motori i sotëm", lidhja origjinale https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Ky artikull nuk përfaqëson pikëpamjet e kompanisë sonë. Nëse keni mendime ose pikëpamje të ndryshme, ju lutemi na korrigjoni!
Koha e postimit: 30 gusht 2024