قرص مغناطيس مغناطيسي 5 مم
مع التطور المستمر للعلوم والتكنولوجيا، فإن تكنولوجيا المحركات تبتكر باستمرار أيضًا. في الوقت الحاضر على وجه الخصوص، طرح المجال الصناعي باستمرار توقعات ومتطلبات أعلى لخصائص المؤازرة للمحركات، وظهرت المحركات ذات الأكواب المجوفة إلى حيز الوجود.
المحركات ذات الأكواب المجوفة هي محركات مؤازرة ومغناطيسية قرصية دائمة 5 مم ذات قرص دائم ومحركات تحكم، ويمكن تصنيفها أيضًا على أنها محركات صغيرة. تتميز المحركات ذات الأكواب المجوفة بخصائص متميزة موفرة للطاقة، وخصائص تحكم حساسة ومريحة، وخصائص تشغيل مستقرة، وتقدمها التكنولوجي واضح للغاية. كجهاز تحويل طاقة عالي الكفاءة ، فإنه يمثل اتجاه تطوير المحركات في العديد من المجالات.
يتم لف الدوار مباشرة بالأسلاك، دون أي هيكل آخر لدعم اللفات. يتم تصنيع اللفات نفسها في شكل كوب، والذي يشكل هيكل الدوار (كما هو موضح أدناه). نظرًا للتغيير في هيكل الدوار، فقد تم تحسين خصائص تشغيل المحرك بشكل كبير. فهو لا يتميز فقط بخصائص توفير الطاقة المتميزة، ولكن الأهم من ذلك أنه يتمتع بخصائص تحكم وسحب لا تستطيع المحركات ذات القلب الحديدي تحقيقها.
تنقسم المحركات ذات الأكواب المجوفة إلى نوعين: المصفوفة وبدون فرش. لا يحتوي دوار محرك الكوب المجوف بدون فرش على قلب حديدي، والجزء الثابت لمحرك الكوب المجوف بدون فرش لا يحتوي على قلب حديدي. نماذج المحركات ذات الأكواب المجوفة الشائعة في السوق لها أقطار Φ4، Φ6، Φ7، Φ8، Φ10، Φ12، Φ15، إلخ.
مزايا وتطبيقات المحركات ذات الأكواب المجوفة
تتميز المحركات ذات الكوب المجوف بسلسلة من المزايا مثل كثافة الطاقة العالية، والكفاءة العالية، وعدم وجود تأخر في عزم الدوران، وعدم وجود تأثير التباطؤ، وعزم بدء التشغيل المنخفض، ومغناطيس قرص 5 مم، وعدم وجود قوة شعاعية بين الدوار والجزء الثابت، ومنحنى السرعة السلس، والضوضاء المنخفضة، وتبديد الحرارة الجيد.
تطورت تطبيقات المحركات ذات الأكواب المجوفة بسرعة في السنوات العشر الماضية بعد دخولها المجالات الصناعية والمدنية الكبيرة من المجالات العسكرية والتقنية العالية، خاصة في الدول المتقدمة صناعيًا، وشملت معظم الصناعات والعديد من المنتجات المغناطيسية القرصية 5 مم.
يلزم وجود نظام متابعة سريع الاستجابة. مثل التعديل السريع لاتجاه تحليق الصواريخ، والتحكم في متابعة المحركات الضوئية عالية التكبير، والتركيز التلقائي السريع، ومعدات التسجيل والكشف عالية الحساسية، والروبوتات الصناعية، والأطراف الصناعية الآلية، وما إلى ذلك. يمكن لمحركات الأكواب المجوفة أن تلبي متطلباتها التقنية بشكل جيد.
المنتجات التي تتطلب سحبًا سلسًا وطويل الأمد لمكونات محرك الأقراص. على سبيل المثال، يمكن لمختلف الأدوات المحمولة ذات القرص المغناطيسي 5 مم، والمعدات الشخصية، والأدوات والمعدات الخاصة بالعمليات الميدانية، والمركبات الكهربائية، وما إلى ذلك، يمكن لنفس مجموعة إمدادات الطاقة أن تمدد وقت إمداد الطاقة بأكثر من الضعف.
مختلف الطائرات، بما في ذلك الطيران، والفضاء، ونماذج الطائرات، وما إلى ذلك. يمكن استخدام مزايا المحركات ذات الأكواب المجوفة، مثل الوزن الخفيف والحجم الصغير والاستهلاك المنخفض للطاقة، لتقليل وزن الطائرات.
الأجهزة الكهربائية المدنية المختلفة والمنتجات الصناعية. يمكن أن يؤدي استخدام محركات الأكواب المجوفة كمشغلات إلى تحسين درجة المنتج وأدائه.
نظرًا لصغر حجم محرك المغناطيس القرصي المجوف بحجم 5 مم، فإن العديد من المنتجات ذات متطلبات الحجم الصغيرة نسبيًا تستخدم الأكواب المجوفة كعناصر طاقة. على سبيل المثال؛ هدايا الألعاب (سيارات الألعاب، نماذج الطائرات، إلخ)، منتجات التدليك التجميلية (فرش الوجه، أدوات الحث، أجهزة تدليك الوجه، إلخ)، الضروريات اليومية (فرش الأسنان الكهربائية، فرش الشامبو، أجهزة فرد الشعر، إلخ).
تُستخدم مغناطيسات NdFeB الدائمة الملبدة بشكل عام في المحركات الخالية من القلب. وهي تتميز بخصائص البقايا العالية والإكراه العالي ومنتج الطاقة المغناطيسية العالية. إنها أنسب المواد المغناطيسية القرصية الدائمة مقاس 5 مم للمحركات بدون قلب في السوق. تحت نفس حجم المحرك وبيانات اللف ، تؤثر قوة أداء الفولاذ المغناطيسي بشكل مباشر على سرعة المحرك. مغناطيسات NdFeB الشائعة المناسبة للمحركات بدون قلب هي على شكل حلقة، مع أداء مثل N40، N45، وما إلى ذلك، ومقاومة درجات الحرارة حوالي 100 درجة مئوية.
يستخدم المحرك المغناطيسي الدائم مغناطيس قرصي دائم 5 مم لتوليد المجال المغناطيسي للمحرك. لا يتطلب ملف إثارة أو تيار إثارة. لديه كفاءة عالية وبنية بسيطة. إنه محرك جيد جدًا موفر للطاقة. بالمقارنة مع محركات الإثارة الكهربائية التقليدية، تتمتع المحركات المغناطيسية الدائمة بمزايا كبيرة مثل الهيكل البسيط، والتشغيل الموثوق به، والحجم الصغير، والوزن الخفيف، والخسارة المنخفضة، والكفاءة العالية.
نطاق تطبيق المحركات المغناطيسية القرصية الدائمة ذات الأقراص 5 مم واسعة للغاية، وتغطي تقريبًا جميع مجالات الفضاء والدفاع الوطني والإنتاج الصناعي والزراعي والحياة اليومية. مع تطور المواد المغناطيسية الدائمة عالية الأداء والتطور السريع لتكنولوجيا التحكم، سيصبح تطبيق المحركات المغناطيسية الدائمة أكثر اتساعًا.
يعلم الجميع أن هناك العديد من أنواع المحركات، ولكن المبادئ الأساسية هي استخدام ظواهر الحث الكهرومغناطيسي والكهرومغناطيسي لتحقيق التحويل المتبادل للطاقة الكهربائية والطاقة الحركية قرص مغناطيسي 5 مم. إذا كنت تريد معرفة المزيد عن المبادئ الأساسية وهيكل المحركات، يمكنك النقر لعرض المبادئ الأساسية وأساسيات المحركات. الهيكل، محرك التيار المستمر ومحرك التيار المتردد.
أول محرك في العالم ظهر في عشرينيات القرن التاسع عشر كان محركاً مغناطيسياً قرصياً مغناطيسياً دائماً بقطر 5 مم، استخدم مغناطيساً دائماً لتوليد مجالات مغناطيسية للإثارة. ومع ذلك، كانت المادة المغناطيسية الدائمة المستخدمة في ذلك الوقت هي المغنتيت الطبيعي (Fe3O4)، والتي كانت كثافة الطاقة المغناطيسية فيها منخفضة للغاية. وكان المحرك المصنوع منها كبير الحجم وسرعان ما تم استبداله بمحرك الإثارة الكهربائي.
مع التطور السريع لمختلف المحركات واختراع أجهزة المغنطة الحالية، أجرى الناس أبحاثًا متعمقة حول آلية وتكوين وتكنولوجيا تصنيع المواد المغناطيسية القرصية الدائمة 5 مم، واكتشفوا على التوالي مجموعة متنوعة من المواد المغناطيسية الدائمة مثل الفولاذ الكربوني وفولاذ التنجستن (أقصى إنتاج للطاقة المغناطيسية حوالي 2.7 كيلو جول/م3) وفولاذ الكوبالت (أقصى إنتاج للطاقة المغناطيسية حوالي 7.2 كيلو جول/م3).
وعلى وجه الخصوص، فإن المغناطيس القرصي الدائم المصنوع من الألومنيوم والنيكل والكوبالت بقطر 5 مم (أقصى ناتج للطاقة المغناطيسية يصل إلى 85 كيلو جول/م3) الذي ظهر في الثلاثينيات من القرن الماضي والمغناطيس الدائم المصنوع من الفريت (أقصى ناتج للطاقة المغناطيسية يصل إلى 40 كيلو جول/م3) الذي ظهر في الخمسينيات من القرن الماضي قد حسّن خصائصه المغناطيسية بشكل كبير، واستخدمت العديد من المحركات الصغيرة والصغيرة الإثارة المغناطيسية الدائمة. ومع ذلك، فإن إكراه المغناطيس القرصي الدائم AlNiCo قرص 5 مم منخفض (36-160 كيلو أمبير/م3)، والكثافة المغناطيسية المتبقية للمغناطيس الدائم الفريت ليست عالية (0.2-0.44 T)، مما يحد من تطبيقها في المحركات.
حتى الستينيات والثمانينيات من القرن الماضي، ظهرت مغناطيسات الكوبالت الساماريوم الدائمة ومغناطيس قرص نيوديميوم الحديد البورون الدائم 5 مم واحدًا تلو الآخر. إن كثافتها المغناطيسية العالية المتبقية وإكراهها العالي ومنتج الطاقة المغناطيسية العالية وخصائصها المغناطيسية الممتازة لمنحنى إزالة المغناطيسية الخطية مناسبة بشكل خاص لتصنيع المحركات، وبالتالي الدخول في فترة تاريخية جديدة لتطوير محركات المغناطيس القرصي الدائم 5 مم.
1) تأثير المغناطيسية المتبقية
بالنسبة لمحركات التيار المستمر، في ظل نفس معلمات اللف وظروف الاختبار، كلما زادت المغناطيسية المتبقية، انخفضت سرعة عدم التحميل وصغر تيار عدم التحميل؛ وكلما زاد عزم الدوران الأقصى، زادت الكفاءة عند أعلى نقطة كفاءة. في الاختبارات الفعلية، يتم استخدام سرعة عدم التحميل وعزم الدوران الأقصى بشكل عام للحكم على معيار المغناطيسية المتبقية للصلب المغناطيسي.
بالنسبة لنفس معلمات اللف والمعلمات الكهربائية، كلما زادت المغناطيسية المتبقية كلما انخفضت سرعة عدم التحميل وانخفض تيار عدم التحميل، لأن المحرك الذي يعمل، بسرعة منخفضة نسبيًا، يولد جهدًا مستحثًا عكسيًا كافيًا، مما يقلل من المجموع الجبري للقوة الدافعة الكهربائية المطبقة على اللف.
2) تأثير القوة القسرية
أثناء تشغيل المحرك، هناك دائمًا تأثيرات درجة الحرارة ومجال إزالة المغناطيسية العكسية. من من منظور تصميم المحرك، كلما زادت القوة القسرية، كلما كان اتجاه سمك الفولاذ المغناطيسي أصغر، وكلما كانت القوة القسرية أصغر، كلما كان اتجاه سمك الفولاذ المغناطيسي أكبر.
ومع ذلك، بعد أن يتجاوز الفولاذ المغناطيسي قوة قسرية معينة، يكون عديم الفائدة، لأن المكونات الأخرى للمحرك لا يمكنها العمل بثبات عند درجة الحرارة تلك. يمكن أن تفي القوة القسرية بالمتطلبات، وليس من الضروري إهدار الموارد لتلبية المتطلبات في ظل الظروف التجريبية الموصى بها.
3) تأثير التربيع
يؤثر التربيع فقط على تسطيح منحنى الكفاءة في اختبار أداء المحرك. على الرغم من أن تسطيح منحنى كفاءة المحرك لم يتم إدراجه بعد كمعيار مؤشر مهم، إلا أنه مهم جدًا لمسافة قيادة المحرك المحوري في ظل ظروف الطريق الطبيعية. نظرًا لاختلاف ظروف الطريق، لا يمكن للمحرك أن يعمل دائمًا عند نقطة الكفاءة القصوى.
هذا هو أحد الأسباب التي تجعل الكفاءة القصوى لبعض المحركات ليست عالية ولكن مسافة القيادة طويلة. يجب ألا يتمتع المحرك المحوري الجيد بكفاءة قصوى عالية فحسب، بل يجب أن يكون منحنى الكفاءة أفقيًا قدر الإمكان، وكلما كان ميل انخفاض الكفاءة أصغر، كان ذلك أفضل. مع نضوج السوق والتكنولوجيا ومعايير المحركات المحورية، سيصبح هذا معيارًا مهمًا تدريجيًا.
4) تأثير اتساق الأداء
عدم الاتساق: حتى لو كان هناك بعض الأداء العالي بشكل خاص، فإنه ليس جيدًا. نظرًا للتدفق المغناطيسي غير المتسق لكل جزء من المجال المغناطيسي أحادي الاتجاه، يكون عزم الدوران غير متماثل ويحدث اهتزاز.
قوة قسرية غير متسقة: على وجه الخصوص، تكون القوة القسرية لبعض المنتجات منخفضة جدًا، مما يسهل إنتاج إزالة المغناطيسية العكسية مما يؤدي إلى تدفق مغناطيسي غير متسق لكل فولاذ مغناطيسي واهتزاز المحرك. هذا التأثير أكثر أهمية بالنسبة للمحركات بدون فرش.
1. تأثير سُمك المغناطيس
عندما تكون الدائرة المغناطيسية الداخلية أو الخارجية ثابتة، عندما تزداد السماكة، تقل الفجوة الهوائية، ويزداد التدفق المغناطيسي الفعال، ويزداد التدفق المغناطيسي الفعال، ونفس المغناطيسية المتبقية، وتقل سرعة عدم التحميل، ويقل تيار عدم التحميل، وتزيد الكفاءة القصوى للمحرك 5 مم مغناطيس قرص مغناطيسي ؛ ومع ذلك، هناك أيضًا عيوب، مثل زيادة اهتزاز تبديل المحرك والانحدار النسبي لمنحنى كفاءة المحرك. لذلك، يجب أن يكون سمك مغناطيس المحرك ثابتًا قدر الإمكان لتقليل الاهتزاز.
2. تأثير عرض المغناطيس
بالنسبة للمغناطيسات ذات المحرك بدون فرش المتقاربة، لا يمكن أن تتجاوز الفجوة التراكمية الكلية 0.5 مم. إذا كانت صغيرة جدًا، فلن يتم تركيبها. وإذا كانت كبيرة جداً، فسوف تتسبب في اهتزاز المحرك وانخفاض الكفاءة. وذلك لأن موضع عنصر القاعة الذي يقيس موضع المغناطيس لا يتوافق مع الموضع الفعلي للمغناطيس. بالإضافة إلى ذلك، يجب ضمان اتساق العرض، وإلا سيكون للمحرك كفاءة منخفضة واهتزاز كبير.
بالنسبة للمحركات المصقولة، توجد فجوة معينة بين المغناطيسات، وهي محجوزة لمنطقة الانتقال الميكانيكية للتبديل الميكانيكي. على الرغم من وجود فجوة، إلا أن معظم الشركات المصنعة لديها أدوات تركيب مغناطيس صارمة لضمان دقة التركيب من أجل ضمان دقة تركيب مغناطيس المحرك. إذا تجاوز عرض المغناطيس الحد المسموح به، فلن يتم تثبيت مغناطيس القرص 5 مم ؛ إذا كان عرض المغناطيس صغيرًا جدًا، فسيكون المغناطيس غير محاذاة، وسيزداد اهتزاز المحرك، وستنخفض الكفاءة.
3. تأثير حجم الشطب وحجم الشطب غير المشطوب وحجم غير المشطوب
إذا لم يكن المغناطيس مشطوبًا، فإن معدل تغير المجال المغناطيسي لحافة المجال المغناطيسي للمحرك سيكون كبيرًا، مما يتسبب في اهتزاز المحرك. كلما كانت الشطب أكبر، كلما كان اهتزاز قرص المغناطيس المغناطيسي 5 مم أصغر. ومع ذلك، يتسبب الشطب عمومًا في فقدان معين للتدفق المغناطيسي. بالنسبة لبعض المواصفات، عندما تكون الشطب 0.8، يكون فقدان التدفق المغناطيسي 0.5 ~ 1.5%.
بالنسبة للمحركات المصقولة ذات المغناطيسية المتبقية المنخفضة، فإن تقليل حجم الشطب بشكل مناسب يساعد على تعويض المغناطيسية المتبقية، لكن اهتزاز نبض المحرك يزداد. بشكل عام مغناطيس القرص 5 مم، عندما تكون المغناطيسية المتبقية منخفضة، يمكن توسيع التفاوت في اتجاه الطول بشكل مناسب، مما يمكن أن يزيد من التدفق المغناطيسي الفعال إلى حد ما ويحافظ على أداء المحرك بشكل أساسي دون تغيير.
