Materiali per magneti permanenti nei motori coreless

Magnete a disco da 5 mm

Con il continuo sviluppo della scienza e della tecnologia, anche la tecnologia dei motori è in costante evoluzione. Soprattutto al giorno d'oggi, il settore industriale ha continuamente avanzato aspettative e requisiti più elevati per le caratteristiche di asservimento dei motori e sono nati i motori a tazza vuota.

I motori a tazza cava sono servomotori a magnete permanente a disco da 5 mm in corrente continua e possono essere classificati anche come micro motori. I motori a tazza cava hanno caratteristiche eccezionali di risparmio energetico, caratteristiche di controllo sensibili e convenienti e caratteristiche di funzionamento stabili, e il loro progresso tecnologico è molto evidente. Come dispositivo di conversione energetica ad alta efficienza, rappresentano la direzione di sviluppo dei motori in molti campi.

Il rotore è avvolto direttamente con i fili, senza alcuna altra struttura di supporto degli avvolgimenti. Gli avvolgimenti stessi sono realizzati a forma di coppa, che costituisce la struttura del rotore (come mostrato di seguito). Grazie alla modifica della struttura del rotore, le caratteristiche di funzionamento del motore sono state notevolmente migliorate. Non solo ha caratteristiche eccezionali di risparmio energetico, ma soprattutto ha caratteristiche di controllo e di resistenza che i motori a nucleo di ferro non possono raggiungere.

I motori a tazza vuota si dividono in due tipi: a spazzole e senza spazzole. Il rotore del motore a tazza cava senza spazzole non ha un nucleo di ferro e lo statore del motore a tazza cava senza spazzole non ha un nucleo di ferro. I modelli di motori a tazza vuota più comuni sul mercato hanno diametri di Φ4, Φ6, Φ7, Φ8, Φ10, Φ12, Φ15, ecc.

Vantaggi e applicazioni dei motori a tazza cava

I motori a tazza cava presentano una serie di vantaggi, come l'elevata densità di potenza, l'alta efficienza, l'assenza di ritardo di coppia, l'assenza di effetto cogging, la bassa coppia di avviamento con magnete a disco da 5 mm, l'assenza di forza radiale tra il rotore e lo statore, la curva di velocità regolare, la bassa rumorosità e la buona dissipazione del calore.

L'applicazione dei motori a tazza vuota si è sviluppata rapidamente negli ultimi dieci anni, dopo essere entrata nei grandi settori industriali e civili dai settori militari e high-tech, soprattutto nei Paesi industrialmente sviluppati, e ha coinvolto la maggior parte delle industrie e molti prodotti con magneti a disco da 5 mm.

È necessario un sistema di follow-up a risposta rapida. Ad esempio, la regolazione rapida della direzione di volo dei missili, il controllo di follow-up di unità ottiche ad alto ingrandimento, la messa a fuoco automatica veloce, le apparecchiature di registrazione e rilevamento altamente sensibili, i robot industriali, le protesi bioniche, ecc. I motori a tazza cava sono in grado di soddisfare i loro requisiti tecnici.
Prodotti che richiedono un trascinamento fluido e duraturo dei componenti di azionamento. Ad esempio, vari strumenti portatili con magnete a disco da 5 mm, apparecchiature personali, strumenti e attrezzature per operazioni sul campo, veicoli elettrici, ecc.

Diversi velivoli, tra cui l'aviazione, l'aerospaziale, i modelli di aerei, ecc. I vantaggi dei motori a tazza cava, come la leggerezza, le dimensioni ridotte e il basso consumo energetico, possono essere sfruttati per ridurre al minimo il peso degli aerei.

Vari apparecchi elettrici civili e prodotti industriali. L'utilizzo di motori a tazza cava come attuatori può migliorare la qualità e le prestazioni del prodotto.
Poiché il motore a disco magnetico da 5 mm a tazza cava ha dimensioni ridotte, molti prodotti con requisiti di volume relativamente ridotti utilizzano le tazze cave come elementi di potenza. Ad esempio, articoli da regalo (macchinine, modellini di aerei, ecc.), prodotti per il massaggio estetico (spazzole per il viso, strumenti a induzione, massaggiatori facciali, ecc.), prodotti di uso quotidiano (spazzolini elettrici, spazzole per lo shampoo, piastre per capelli, ecc.)

I magneti permanenti NdFeB sinterizzati sono generalmente utilizzati nei motori senza nucleo. Hanno le caratteristiche di alta remanenza, alta coercitività e alta energia magnetica prodotta. Sono i materiali magnetici permanenti a disco da 5 mm più adatti per i motori coreless presenti sul mercato. A parità di dimensioni del motore e di avvolgimento, la forza delle prestazioni dell'acciaio magnetico influisce direttamente sulla velocità del motore. I comuni magneti NdFeB adatti ai motori coreless sono a forma di anello, con prestazioni come N40, N45, ecc. e una resistenza alla temperatura di circa 100°C.

Il motore a magneti permanenti utilizza un magnete permanente a disco da 5 mm per generare il campo magnetico del motore. Non richiede una bobina di eccitazione o una corrente di eccitazione. Ha un'elevata efficienza e una struttura semplice. È un ottimo motore a risparmio energetico. Rispetto ai tradizionali motori a eccitazione elettrica, i motori a magneti permanenti presentano vantaggi significativi come la semplicità della struttura, l'affidabilità del funzionamento, le dimensioni ridotte, il peso ridotto, le basse perdite e l'elevata efficienza.

Il campo di applicazione dei motori a magnete permanente da 5 mm è estremamente ampio e copre quasi tutti i settori dell'aerospazio, della difesa nazionale, della produzione industriale e agricola e della vita quotidiana. Con lo sviluppo di materiali a magnete permanente ad alte prestazioni e il rapido sviluppo della tecnologia di controllo, l'applicazione dei motori a magnete permanente diventerà sempre più ampia.

Tutti sanno che esistono molti tipi di motori, ma i principi di base sono quelli di utilizzare i fenomeni di induzione elettromagnetica ed elettromagnetica per realizzare la conversione reciproca di energia elettrica ed energia cinetica magnete a disco da 5 mm. Se volete saperne di più sui principi di base e sulla struttura dei motori, potete fare clic per visualizzare i principi di base e le basi dei motori. Struttura, motore CC e motore CA.

Il primo motore al mondo, apparso negli anni Venti del XIX secolo, era un motore a magnete permanente a disco da 5 mm che utilizzava magneti permanenti per generare campi magnetici di eccitazione. Tuttavia, il materiale del magnete permanente utilizzato all'epoca era la magnetite naturale (Fe3O4), che aveva una densità di energia magnetica molto bassa. Il motore realizzato con questo materiale era di grandi dimensioni e fu presto sostituito dal motore a eccitazione elettrica.

Con il rapido sviluppo di vari motori e l'invenzione di magnetizzatori a corrente, sono state condotte ricerche approfondite sul meccanismo, la composizione e la tecnologia di produzione dei materiali magnetici permanenti a disco da 5 mm e sono stati scoperti diversi materiali magnetici permanenti, come l'acciaio al carbonio, l'acciaio al tungsteno (prodotto massimo di energia magnetica di circa 2,7kJ/m3) e l'acciaio al cobalto (prodotto massimo di energia magnetica di circa 7,2kJ/m3).

In particolare, il magnete permanente a disco da 5 mm in alluminio-nichel-cobalto (prodotto massimo di energia magnetica fino a 85kJ/m3), apparso negli anni '30, e il magnete permanente in ferrite (prodotto massimo di energia magnetica fino a 40kJ/m3), apparso negli anni '50, hanno migliorato notevolmente le loro proprietà magnetiche e diversi micro e piccoli motori hanno utilizzato l'eccitazione del magnete permanente. Tuttavia, la coercitività del magnete permanente in AlNiCo da 5 mm è bassa (36-160 kA/m) e la densità magnetica immanente dei magneti permanenti in ferrite non è elevata (0,2-0,44 T), il che limita la loro applicazione nei motori.

Fino agli anni '60 e '80, i magneti permanenti al samario cobalto e i magneti permanenti al neodimio ferro boro da 5 mm sono stati introdotti uno dopo l'altro. La loro elevata densità magnetica immanente, l'alta coercitività, l'elevata energia magnetica prodotta e le eccellenti proprietà magnetiche della curva di smagnetizzazione lineare sono particolarmente adatte alla produzione di motori, inaugurando così un nuovo periodo storico per lo sviluppo dei motori permanenti a disco da 5 mm.

1) Influenza del magnetismo residuo
Per i motori a corrente continua, a parità di parametri di avvolgimento e di condizioni di prova, maggiore è il magnetismo residuo, minore è la velocità a vuoto e minore è la corrente a vuoto; maggiore è la coppia massima, maggiore è il rendimento al punto di massima efficienza. Nei test effettivi, la velocità a vuoto e la coppia massima sono generalmente utilizzate per valutare lo standard di magnetismo residuo dell'acciaio magnetico.

A parità di parametri dell'avvolgimento e di parametri elettrici, maggiore è il magnetismo residuo, minore è la velocità a vuoto e minore è la corrente a vuoto, perché il motore in funzione, a una velocità relativamente bassa, genera una tensione indotta inversa sufficiente, che riduce la somma algebrica della forza elettromotrice applicata all'avvolgimento.

2) Influenza della forza coercitiva
Durante il funzionamento del motore, sono sempre presenti gli effetti della temperatura e del campo di smagnetizzazione inversa. Dal punto di vista della progettazione del motore, maggiore è la forza coercitiva, minore può essere la direzione dello spessore dell'acciaio magnetico e minore è la forza coercitiva, maggiore è la direzione dello spessore dell'acciaio magnetico.

Tuttavia, dopo che l'acciaio magnetico supera una certa forza coercitiva, è inutile, perché gli altri componenti del motore non possono funzionare in modo stabile a quella temperatura. La forza coercitiva può soddisfare i requisiti e non è necessario sprecare risorse per soddisfare i requisiti nelle condizioni sperimentali raccomandate.

3) L'influenza della quadratura
La quadratura influisce solo sulla planarità della curva di efficienza del test di prestazione del motore. Sebbene la planarità della curva di efficienza del motore non sia ancora stata inserita tra gli indicatori standard importanti, è molto importante per la distanza di guida del motore al mozzo in condizioni stradali naturali. A causa delle diverse condizioni stradali, il motore non può sempre lavorare al punto di massima efficienza.

Questo è uno dei motivi per cui l'efficienza massima di alcuni motori non è elevata, ma la distanza di guida è lunga. Un buon motore al mozzo non deve solo avere un'elevata efficienza massima, ma anche una curva di efficienza il più possibile orizzontale, e quanto più piccola è la pendenza della riduzione dell'efficienza, tanto meglio è. Con la maturazione del mercato, della tecnologia e degli standard dei motori al mozzo, questo diventerà gradualmente uno standard importante.

4) L'influenza della coerenza delle prestazioni
Rmanenza incoerente: Anche se ci sono prestazioni particolarmente elevate, non sono buone. A causa del flusso magnetico incoerente di ciascun segmento di campo magnetico unidirezionale, la coppia è asimmetrica e si verificano vibrazioni.

Forza coercitiva incoerente: In particolare, la forza coercitiva di alcuni prodotti è troppo bassa e può facilmente produrre una smagnetizzazione inversa, con conseguente incoerenza del flusso magnetico di ciascun acciaio magnetico e vibrazioni del motore. Questo effetto è più significativo per i motori brushless.

1. Influenza dello spessore del magnete

Se il circuito magnetico interno o esterno è fisso, quando lo spessore aumenta, il traferro diminuisce, il flusso magnetico effettivo aumenta, lo stesso magnetismo residuo, la velocità a vuoto diminuisce, la corrente a vuoto diminuisce e l'efficienza massima del motore aumenta magnete a disco da 5 mm; tuttavia, ci sono anche degli svantaggi, come l'aumento delle vibrazioni della commutazione del motore e la relativa ripidità della curva di efficienza del motore. Pertanto, lo spessore del magnete del motore deve essere il più consistente possibile per ridurre le vibrazioni.

2. Influenza della larghezza del magnete

Per i magneti dei motori brushless a distanza ravvicinata, lo spazio totale cumulativo non può superare 0,5 mm. Se è troppo piccolo, non verrà installato. Se è troppo grande, causerà vibrazioni del motore e una riduzione dell'efficienza. Questo perché la posizione dell'elemento di Hall che misura la posizione del magnete non corrisponde alla posizione effettiva del magnete. Inoltre, è necessario garantire la coerenza della larghezza, altrimenti il motore avrà una bassa efficienza e grandi vibrazioni.

Nei motori a spazzole, esiste un certo spazio tra i magneti, riservato alla zona di transizione della commutazione meccanica. Sebbene esista uno spazio, la maggior parte dei produttori dispone di strumenti rigorosi per l'installazione del magnete, al fine di garantire una posizione precisa del magnete del motore. Se la larghezza del magnete supera il limite, non verrà installato il magnete a disco da 5 mm; se la larghezza del magnete è troppo piccola, il magnete sarà disallineato, le vibrazioni del motore aumenteranno e l'efficienza diminuirà.

3. L'influenza della dimensione dello smusso e della dimensione del non smusso

Se il magnete non è smussato, il tasso di variazione del campo magnetico del bordo del motore sarà elevato, causando la vibrazione del motore. Più grande è lo smusso, minore è la vibrazione del magnete a disco da 5 mm. Tuttavia, la smussatura causa generalmente una certa perdita di flusso magnetico. Per alcune specifiche, quando lo smusso è di 0,8, la perdita di flusso magnetico è di 0,5~1,5%.

Per i motori a spazzole con basso magnetismo residuo, ridurre opportunamente le dimensioni dello smusso consente di compensare il magnetismo residuo, ma le vibrazioni del motore aumentano. In generale, per i magneti a disco da 5 mm, quando il magnetismo residuo è basso, la tolleranza nella direzione della lunghezza può essere opportunamente ampliata, in modo da aumentare in una certa misura il flusso magnetico effettivo e mantenere sostanzialmente invariate le prestazioni del motore.