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O desenvolvimento de motores de ímã permanente está intimamente relacionado ao desenvolvimento de materiais de ímã permanente

O primeiro motor do mundo que apareceu na década de 1820 era um motor de ímã permanente que gerava um campo magnético de excitação a partir de um ímã permanente. No entanto, o material de ímã permanente usado naquela época era a magnetita natural (Fe3O4), que tinha uma densidade de energia magnética muito baixa. O motor feito a partir dele era volumoso e logo foi substituído por um motor elétrico de excitação.

Com o rápido desenvolvimento de vários motores e a invenção de magnetizadores de corrente, as pessoas realizaram pesquisas aprofundadas sobre o mecanismo, composição e tecnologia de fabricação de materiais magnéticos permanentes e descobriram sucessivamente aço carbono e aço de tungstênio (o produto máximo de energia magnética é de cerca de 2,7 kJ/m3 ), aço cobalto (o produto de energia magnética máxima é de cerca de 7,2 kJ/m3) e muitos outros materiais magnéticos permanentes. Especialmente os ímãs permanentes de AlNiCo (produto de energia magnética máxima de até 85kJ/m3) que surgiram na década de 1930 e os ímãs permanentes de ferrite (produto de energia máxima de até 40kJ/m3) que surgiram na década de 1950 têm ótimas propriedades magnéticas. motores pequenos usaram ímãs permanentes para excitação. No entanto, a coercividade dos ímãs permanentes de AlNiCo é baixa (36～160 kA/m), e a densidade de remanência dos ímãs permanentes de ferrite não é alta (0,2～0,44 T), o que limita sua faixa de aplicação em motores. Até as décadas de 1960 e 1980, ímãs permanentes de cobalto de samário e materiais de ímã permanente de neodímio ferro boro saiu um após o outro. Sua alta remanência, alta coercividade, produto de alta energia e excelentes propriedades magnéticas da curva de desmagnetização linear são particularmente adequadas para motores de fabricação, de modo que o desenvolvimento de motores de ímã permanente entrou em um novo período histórico.

A relação entre o desempenho do aço magnético e o desempenho do motor

1) A influência da remanência

Para motores DC, sob os mesmos parâmetros de enrolamento e condições de teste, quanto maior a remanência, menor a velocidade sem carga e menor a corrente sem carga; quanto maior o torque máximo, maior a eficiência no ponto de maior eficiência. No teste real, a velocidade sem carga e o torque máximo são geralmente usados ​​para julgar o padrão de remanência do ímã.

Para os mesmos parâmetros de enrolamento e parâmetros elétricos, a razão pela qual quanto maior a remanência, menor a velocidade sem carga e menor a corrente sem carga, é que o motor em funcionamento produz indutância reversa suficiente a uma velocidade relativamente baixa A tensão é gerado para que a soma algébrica da força eletromotriz aplicada ao enrolamento seja reduzida.

2) A influência da coercividade

No processo de operação do motor, há sempre a influência da temperatura e da desmagnetização reversa. Do ponto de vista do projeto do motor, quanto maior a força coercitiva, menor pode ser a direção da espessura do ímã. Quanto menor a força coercitiva, maior a direção da espessura do ímã. Mas depois que o aço magnético excede uma certa força coercitiva, ele é inútil, porque outros componentes do motor não podem funcionar de forma estável nessa temperatura. A coercividade é suficiente para atender a demanda, e o padrão é atender a demanda nas condições experimentais recomendadas, não havendo necessidade de desperdício de recursos.

3) A influência da quadratura

A quadratura afeta apenas a retilinidade da curva de eficiência do teste de desempenho do motor. Embora a retilinidade da curva de eficiência do motor não tenha sido listada como um padrão de índice importante, ela é muito importante para a distância de deslocamento contínuo do motor de roda em condições naturais de estrada. importante. Devido às diferentes condições da estrada, o motor nem sempre pode funcionar no ponto de eficiência máxima. Esta é uma das razões pelas quais alguns motores têm uma eficiência máxima baixa e uma longa distância de operação. Um bom motor de roda não deve apenas ter alta eficiência máxima, mas também a curva de eficiência deve ser o mais nivelada possível e a inclinação da redução de eficiência deve ser a menor possível. À medida que o mercado, a tecnologia e os padrões dos motores nas rodas amadurecem, isso se tornará gradualmente um padrão importante.

4) O impacto da consistência do desempenho

Remanência inconsistente: mesmo alguns com desempenho particularmente alto não são bons, porque o fluxo magnético de cada campo magnético unidirecional é inconsistente, resultando em assimetria de torque e vibração.

Coercividade inconsistente: Em particular, se a coercividade de produtos individuais for muito baixa, é provável que haja desmagnetização reversa, resultando em fluxos magnéticos inconsistentes de cada ímã e fazendo com que o motor vibre. Este efeito é mais significativo para motores brushless.

A influência da geometria e tolerância do ímã no desempenho do motor

1. A influência da espessura do ímã

Quando o anel do circuito magnético interno ou externo é fixo, quando a espessura aumenta, o entreferro diminui e o fluxo magnético efetivo aumenta. Com a mesma remanência, a velocidade sem carga diminui, a corrente sem carga diminui e a eficiência máxima do motor aumenta; no entanto, também existem desvantagens, como aumento da vibração de comutação do motor, a curva de eficiência do motor é relativamente íngreme. Portanto, a espessura do ímã do motor deve ser a mais consistente possível para reduzir a vibração.

2. A influência da largura do aço magnético

Para ímãs de motor sem escova compactados, a folga cumulativa total não pode exceder 0,5 mm. Se for muito pequeno, não será instalado. Se for muito pequeno, fará com que o motor vibre e reduza a eficiência. Isto é devido à posição e magnético A posição real do aço não corresponde. Além disso, a largura deve ser consistente, caso contrário, a eficiência do motor será baixa e a vibração será grande.

Para motores com escovas, existe um certo espaço entre os ímãs, que é deixado para a zona de transição da comutação mecânica. Embora haja uma lacuna, a maioria dos fabricantes possui ferramentas rígidas de instalação de aço magnético para garantir a precisão da instalação dos ímãs do motor para garantir a precisão da instalação. Se a largura do ímã for excedida, ele não poderá ser instalado; se a largura do ímã for muito pequena, fará com que o ímã fique desalinhado, aumente a vibração do motor e reduza a eficiência.

3. A influência do tamanho do chanfro do aço magnético e do não-chanfro

Se o ângulo não for chanfrado, a taxa de variação do campo magnético na borda do campo magnético do motor é grande, fazendo o motor pulsar. Quanto maior o chanfro, menor a vibração. Mas a chanfragem geralmente tem uma certa perda de fluxo magnético. Para algumas especificações, quando o chanfro atinge 0,8, a perda de fluxo magnético é de 0,5~1,5%. Quando o magnetismo residual do motor com escovas é baixo, reduzir adequadamente o tamanho do chanfro é benéfico para compensar o magnetismo residual, mas a pulsação do motor aumenta. De um modo geral, quando a remanência é baixa, a tolerância na direção do comprimento pode ser ampliada adequadamente, de modo que o fluxo magnético efetivo possa ser aumentado até certo ponto, de modo que o desempenho do motor permaneça basicamente inalterado.

Obrigado por ler nosso artigo e esperamos que possa ajudá-lo a entender melhor os ímãs de motor de neodímio mais usados. Se você quiser saber mais sobre ímãs de motores de terras raras, gostaríamos de aconselhá-lo a visitarÍmãs BEARHEARTPara maiores informações. 

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