Perkembangan motor magnet permanen berkaitan erat dengan perkembangan material magnet permanen. Tiongkok merupakan 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 besar 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, bahan magnet permanen yang digunakan saat itu adalah magnetit alami (Fe3O4) yang memiliki kepadatan 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, serta 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, munculnya 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 sangat meningkatkan sifat magnetik, 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, dan pertanian serta kehidupan sehari-hari, dan outputnya telah meningkat secara dramatis.
Dengan demikian, selama periode ini, terobosan telah dibuat 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 sisa magnet permanen ferit tidak tinggi (0,2-0,44 T), yang membatasi rentang aplikasinya pada motor.
Baru pada tahun 1960-an dan 1980-an magnet permanen kobalt tanah jarang dan magnet permanen boron besi neodymium (secara kolektif disebut magnet permanen tanah jarang) muncul satu demi satu. Sifat magnetiknya yang luar biasa, seperti kepadatan magnet sisa yang tinggi, gaya koersif yang tinggi, produk energi magnetik yang tinggi, dan kurva demagnetisasi linier, sangat cocok untuk pembuatan motor, sehingga mengantarkan perkembangan motor magnet permanen ke periode sejarah baru.
1.Bahan magnet permanen
Bahan magnet permanen yang umum digunakan pada 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 merupakan 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 ferit strontium dengan koersivitas dan kinerja energi magnetik yang baik mulai diproduksi dalam jumlah besar, sehingga penggunaan ferit permanen pun meluas dengan cepat. Sebagai bahan magnetik non-logam, ferit tidak memiliki kekurangan seperti mudah teroksidasi, suhu Curie rendah, dan mahalnya bahan magnet permanen logam, sehingga sangat populer.
Samarium kobalt: Bahan magnet permanen dengan sifat magnetik yang sangat baik yang muncul pada pertengahan tahun 1960-an dan memiliki kinerja yang sangat stabil. Samarium kobalt sangat cocok untuk pembuatan motor dalam hal sifat magnetik, tetapi karena harganya yang mahal, bahan ini terutama digunakan dalam penelitian dan pengembangan motor militer seperti penerbangan, kedirgantaraan, dan persenjataan, serta motor di bidang teknologi tinggi yang tidak mengutamakan kinerja tinggi dan harga.
NdFeB: Material magnetik NdFeB merupakan paduan neodymium, oksida besi, dll., yang juga dikenal sebagai baja magnetik. Material ini memiliki produk energi magnetik dan gaya koersif yang sangat tinggi. Pada saat yang sama, keunggulan kepadatan energi yang tinggi membuat material magnet permanen NdFeB banyak digunakan dalam industri modern dan teknologi elektronik, sehingga memungkinkan untuk mengecilkan, meringankan, dan menipiskan peralatan seperti instrumen, motor elektroakustik, pemisahan magnetik, dan magnetisasi. Karena mengandung sejumlah besar neodymium dan besi, 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
Bila rangkaian magnetik dalam atau luar tetap, celah udara berkurang dan fluks magnetik efektif meningkat bila ketebalannya bertambah. Manifestasi yang jelas adalah kecepatan tanpa beban berkurang dan arus tanpa beban berkurang di bawah magnetisme sisa yang sama, dan efisiensi maksimum motor meningkat. Namun, ada juga kerugiannya, 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 berdekatan, celah kumulatif total tidak boleh melebihi 0,5 mm. Jika terlalu kecil, maka tidak akan dipasang. Jika terlalu besar, motor akan bergetar dan mengurangi efisiensi. Hal ini karena 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 besar.
Untuk motor sikat, terdapat celah tertentu di antara magnet, yang disediakan untuk 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, maka tidak akan terpasang; jika lebar magnet terlalu kecil, maka akan menyebabkan magnet tidak sejajar, motor akan lebih bergetar, dan efisiensinya akan berkurang.
3.Pengaruh ukuran talang baja magnetik dan non-talang
Jika chamfer tidak dilakukan, laju perubahan medan magnet di tepi medan magnet motor akan besar, yang menyebabkan denyut motor. Semakin besar chamfer, semakin kecil getarannya. Namun, chamfering umumnya menyebabkan kerugian tertentu dalam fluks magnet. Untuk beberapa spesifikasi, kerugian fluks magnet adalah 0,5~1,5% saat chamfer 0,8. Untuk motor sikat dengan magnet sisa rendah, mengurangi ukuran chamfer dengan tepat akan membantu mengimbangi magnet sisa, tetapi denyut motor akan meningkat. Secara umum, saat magnet sisa rendah, toleransi dalam arah panjang dapat diperbesar dengan tepat, yang dapat meningkatkan fluks magnet efektif hingga batas tertentu dan menjaga kinerja motor pada dasarnya tidak berubah.
3. Catatan tentang motor magnet permanen
1. Struktur sirkuit magnetik dan perhitungan desain
Untuk memanfaatkan sepenuhnya sifat magnetik berbagai material magnet permanen, terutama sifat magnetik yang sangat baik dari magnet permanen tanah jarang, dan memproduksi motor magnet permanen yang hemat biaya, tidak mungkin untuk 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 serta perangkat lunak analisis dan desain berbantuan komputer yang menggabungkan perhitungan numerik medan elektromagnetik dan solusi analitis sirkuit magnetik ekuivalen, dan terus ditingkatkan.
2. Masalah demagnetisasi ireversibel
Jika desain atau penggunaan tidak tepat, motor magnet permanen dapat menghasilkan demagnetisasi ireversibel, atau demagnetisasi, saat suhu terlalu tinggi (magnet permanen NdFeB) atau terlalu rendah (magnet permanen ferit), di bawah reaksi jangkar yang disebabkan oleh arus tumbukan, 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 pembuatan 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 kinerjanya yang tinggi dan penghematan biaya pengoperasian. Dalam beberapa kesempatan, seperti motor kumparan suara untuk drive disk komputer, penggunaan magnet permanen NdFeB meningkatkan kinerja, secara signifikan mengurangi volume dan massa, dan mengurangi total biaya. Saat mendesain, perlu dilakukan perbandingan kinerja dan harga berdasarkan kesempatan dan persyaratan penggunaan tertentu, dan untuk melakukan inovasi proses struktural dan mengoptimalkan desain untuk mengurangi biaya.
Anhui Mingteng Peralatan Elektromekanis Magnet Permanen Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/). Tingkat 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 NdFeB sinter koersivitas intrinsik tinggi, dan mutu konvensionalnya adalah N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, dll. Ambil N38SH, mutu yang umum digunakan 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 menganalisis secara kualitatif 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