Perkembangan motor magnet permanen berkaitan erat dengan perkembangan material magnet permanen. Tiongkok adalah negara pertama di dunia yang menemukan sifat magnetik material magnet permanen dan menerapkannya dalam praktik. Lebih dari 2.000 tahun yang lalu, Tiongkok menggunakan sifat magnetik material magnet permanen untuk membuat kompas, yang memainkan peran penting dalam navigasi, militer, dan bidang lainnya, serta menjadi salah satu dari empat penemuan besar Tiongkok kuno.
Motor pertama di dunia, yang muncul pada tahun 1920-an, adalah motor magnet permanen yang menggunakan magnet permanen untuk menghasilkan medan magnet eksitasi. Namun, material magnet permanen yang digunakan saat itu adalah magnetit alami (Fe3O4), yang memiliki kerapatan energi magnetik yang sangat rendah. Motor yang terbuat dari magnetit alami berukuran besar dan segera digantikan oleh motor eksitasi listrik.
Dengan pesatnya perkembangan berbagai motor dan penemuan magnetizer masa kini, manusia telah melakukan penelitian mendalam terhadap mekanisme, komposisi, dan teknologi pembuatan bahan magnet permanen, dan secara berturut-turut telah menemukan berbagai bahan magnet permanen seperti baja karbon, baja tungsten (produk energi magnet maksimum sekitar 2,7 kJ/m3), dan baja kobalt (produk energi magnet maksimum sekitar 7,2 kJ/m3).
Khususnya, kemunculan magnet permanen aluminium-nikel-kobalt pada tahun 1930-an (produk energi magnetik maksimum dapat mencapai 85 kJ/m³) dan magnet permanen ferit pada tahun 1950-an (produk energi magnetik maksimum dapat mencapai 40 kJ/m³) telah meningkatkan sifat magnetik secara signifikan, dan berbagai motor mikro dan kecil telah mulai menggunakan eksitasi magnet permanen. Daya motor magnet permanen berkisar dari beberapa miliwatt hingga puluhan kilowatt. Motor ini banyak digunakan dalam produksi militer, industri, pertanian, dan kehidupan sehari-hari, dan outputnya telah meningkat secara dramatis.
Sejalan dengan itu, selama periode ini, terobosan telah dicapai dalam teori desain, metode perhitungan, magnetisasi, dan teknologi manufaktur motor magnet permanen, membentuk serangkaian metode analisis dan penelitian yang direpresentasikan oleh metode diagram kerja magnet permanen. Namun, gaya koersif magnet permanen AlNiCo rendah (36-160 kA/m), dan kerapatan magnet remanen magnet permanen ferit tidak tinggi (0,2-0,44 T), yang membatasi jangkauan aplikasinya pada motor.
Baru pada tahun 1960-an dan 1980-an, magnet permanen kobalt tanah jarang dan magnet permanen neodimium besi boron (secara kolektif disebut magnet permanen tanah jarang) muncul satu demi satu. Sifat magnetiknya yang unggul, seperti densitas magnet remanen yang tinggi, gaya koersif yang tinggi, produk energi magnetik yang tinggi, dan kurva demagnetisasi linear, sangat cocok untuk pembuatan motor, sehingga menandai perkembangan motor magnet permanen ke periode sejarah baru.
1.Bahan magnet permanen
Bahan magnet permanen yang umum digunakan dalam motor meliputi magnet sinter dan magnet terikat, jenis utamanya adalah aluminium nikel kobalt, ferit, samarium kobalt, neodymium besi boron, dll.
Alnico: Bahan magnet permanen Alnico adalah salah satu bahan magnet permanen paling awal yang digunakan secara luas, dan proses persiapan serta teknologinya relatif matang.
Ferit permanen: Pada tahun 1950-an, ferit mulai berkembang pesat, terutama pada tahun 1970-an, ketika stronsium ferit dengan koersivitas dan kinerja energi magnetik yang baik mulai diproduksi dalam jumlah besar, yang dengan cepat memperluas penggunaan ferit permanen. Sebagai material magnetik non-logam, ferit tidak memiliki kekurangan seperti mudah teroksidasi, suhu Curie rendah, dan biaya material magnet permanen logam yang tinggi, sehingga sangat populer.
Samarium kobalt: Material magnet permanen dengan sifat magnetik yang sangat baik, muncul pada pertengahan 1960-an, dan memiliki kinerja yang sangat stabil. Samarium kobalt sangat cocok untuk pembuatan motor karena sifat magnetiknya, tetapi karena harganya yang mahal, material ini terutama digunakan dalam penelitian dan pengembangan motor militer seperti aviasi, kedirgantaraan, dan persenjataan, serta motor di bidang teknologi tinggi yang tidak mengutamakan kinerja tinggi dan harga.
NdFeB: Material magnetik NdFeB adalah paduan neodymium, oksida besi, dll., yang juga dikenal sebagai baja magnetik. Material ini memiliki produk energi magnetik dan gaya koersif yang sangat tinggi. Keunggulan kepadatan energinya yang tinggi membuat material magnet permanen NdFeB banyak digunakan dalam industri modern dan teknologi elektronik, sehingga memungkinkan miniaturisasi, pelunakan, dan penipisan peralatan seperti instrumen, motor elektroakustik, serta pemisahan magnetik dan magnetisasi. Karena mengandung neodymium dan besi dalam jumlah besar, material ini mudah berkarat. Pasivasi kimia permukaan merupakan salah satu solusi terbaik saat ini.
Ketahanan korosi, suhu operasi maksimum, kinerja pemrosesan, bentuk kurva demagnetisasi,
dan perbandingan harga bahan magnet permanen yang umum digunakan untuk motor (Gambar)
2.Pengaruh bentuk dan toleransi baja magnetik terhadap kinerja motor
1. Pengaruh ketebalan baja magnetik
Ketika sirkuit magnetik dalam atau luar tetap, celah udara berkurang dan fluks magnetik efektif meningkat seiring bertambahnya ketebalan. Manifestasi yang jelas adalah kecepatan tanpa beban berkurang dan arus tanpa beban berkurang pada kondisi magnet sisa yang sama, sehingga efisiensi maksimum motor meningkat. Namun, terdapat juga kekurangannya, seperti peningkatan getaran komutasi motor dan kurva efisiensi motor yang relatif lebih curam. Oleh karena itu, ketebalan baja magnetik motor harus sekonsisten mungkin untuk mengurangi getaran.
2.Pengaruh lebar baja magnetik
Untuk magnet motor brushless yang jaraknya rapat, total celah kumulatif tidak boleh melebihi 0,5 mm. Jika terlalu kecil, celah tersebut tidak akan dipasang. Jika terlalu besar, motor akan bergetar dan mengurangi efisiensi. Hal ini disebabkan posisi elemen Hall yang mengukur posisi magnet tidak sesuai dengan posisi magnet yang sebenarnya, dan lebarnya harus konsisten. Jika tidak, motor akan memiliki efisiensi rendah dan getaran yang besar.
Pada motor sikat, terdapat celah tertentu di antara magnet, yang diperuntukkan sebagai zona transisi komutasi mekanis. Meskipun terdapat celah, sebagian besar produsen memiliki prosedur pemasangan magnet yang ketat untuk memastikan keakuratan pemasangan guna memastikan posisi pemasangan magnet motor yang akurat. Jika lebar magnet melebihi batas, magnet tidak akan terpasang; jika lebar magnet terlalu kecil, akan menyebabkan magnet tidak sejajar, motor akan bergetar lebih keras, dan efisiensinya akan berkurang.
3.Pengaruh ukuran talang baja magnetik dan non-talang
Jika talang tidak dibuat, laju perubahan medan magnet di tepi medan magnet motor akan besar, menyebabkan pulsasi motor. Semakin besar talang, semakin kecil getarannya. Namun, talang umumnya menyebabkan kehilangan fluks magnet tertentu. Untuk beberapa spesifikasi, kehilangan fluks magnet adalah 0,5~1,5% ketika talang adalah 0,8. Untuk motor sikat dengan magnet sisa rendah, mengurangi ukuran talang dengan tepat akan membantu mengkompensasi magnet sisa, tetapi pulsasi motor akan meningkat. Secara umum, ketika magnet sisa rendah, toleransi dalam arah panjang dapat diperbesar dengan tepat, yang dapat meningkatkan fluks magnet efektif sampai batas tertentu dan menjaga kinerja motor pada dasarnya tidak berubah.
3. Catatan tentang motor magnet permanen
1. Struktur sirkuit magnetik dan perhitungan desain
Untuk memaksimalkan sifat magnetik berbagai material magnet permanen, terutama sifat magnetik magnet permanen tanah jarang yang unggul, dan memproduksi motor magnet permanen yang hemat biaya, tidak mungkin hanya menerapkan metode perhitungan struktur dan desain motor magnet permanen tradisional atau motor eksitasi elektromagnetik. Konsep desain baru harus ditetapkan untuk menganalisis ulang dan meningkatkan struktur sirkuit magnetik. Dengan pesatnya perkembangan teknologi perangkat keras dan perangkat lunak komputer, serta peningkatan berkelanjutan metode desain modern seperti perhitungan numerik medan elektromagnetik, desain optimasi dan teknologi simulasi, dan melalui upaya bersama komunitas akademisi dan teknik motor, terobosan telah dibuat dalam teori desain, metode perhitungan, proses struktural dan teknologi kontrol motor magnet permanen, membentuk serangkaian lengkap metode analisis dan penelitian dan perangkat lunak analisis dan desain berbantuan komputer yang menggabungkan perhitungan numerik medan elektromagnetik dan solusi analisis sirkuit magnetik ekuivalen, dan terus ditingkatkan.
2. Masalah demagnetisasi ireversibel
Jika desain atau penggunaan tidak tepat, motor magnet permanen dapat mengalami demagnetisasi ireversibel, atau demagnetisasi, ketika suhu terlalu tinggi (magnet permanen NdFeB) atau terlalu rendah (magnet permanen ferit), di bawah reaksi jangkar yang disebabkan oleh arus impak, atau di bawah getaran mekanis yang parah, yang akan mengurangi kinerja motor dan bahkan membuatnya tidak dapat digunakan. Oleh karena itu, perlu untuk mempelajari dan mengembangkan metode dan perangkat yang sesuai bagi produsen motor untuk memeriksa stabilitas termal bahan magnet permanen, dan untuk menganalisis kemampuan anti-demagnetisasi dari berbagai bentuk struktural, sehingga tindakan yang sesuai dapat diambil selama desain dan manufaktur untuk memastikan bahwa motor magnet permanen tidak kehilangan magnet.
3. Masalah Biaya
Karena magnet permanen tanah jarang masih relatif mahal, biaya motor magnet permanen tanah jarang umumnya lebih tinggi daripada motor eksitasi listrik, yang perlu diimbangi dengan kinerja tinggi dan penghematan biaya operasional. Dalam beberapa kasus, seperti motor kumparan suara untuk drive disk komputer, penggunaan magnet permanen NdFeB meningkatkan kinerja, mengurangi volume dan massa secara signifikan, serta mengurangi total biaya. Dalam perancangan, perlu dilakukan perbandingan kinerja dan harga berdasarkan penggunaan dan kebutuhan spesifik, serta melakukan inovasi proses struktural dan mengoptimalkan desain untuk mengurangi biaya.
Anhui Mingteng Peralatan Elektromekanis Magnet Permanen Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Laju demagnetisasi baja magnet motor magnet permanen tidak lebih dari seperseribu per tahun.
Bahan magnet permanen dari rotor motor magnet permanen perusahaan kami mengadopsi produk energi magnetik tinggi dan koersivitas intrinsik tinggi yang disinter NdFeB, dan nilai konvensionalnya adalah N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, dll. Ambil N38SH, nilai yang umum digunakan oleh perusahaan kami, sebagai contoh: 38- mewakili produk energi magnetik maksimum 38MGOe; SH mewakili resistansi suhu maksimum 150℃. UH memiliki resistansi suhu maksimum 180℃. Perusahaan telah merancang perkakas profesional dan perlengkapan pemandu untuk perakitan baja magnetik, dan secara kualitatif menganalisis polaritas baja magnetik yang dirakit dengan cara yang wajar, sehingga nilai fluks magnetik relatif dari setiap slot baja magnetik dekat, yang memastikan simetri sirkuit magnetik dan kualitas perakitan baja magnetik.
Hak Cipta: Artikel ini adalah cetak ulang dari nomor publik WeChat “motor hari ini”, tautan asli https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg
Artikel ini tidak mewakili pandangan perusahaan kami. Jika Anda memiliki pendapat atau pandangan yang berbeda, mohon koreksi kami!
Waktu posting: 30-Agu-2024