La figura seguente rappresenta un semplice modello del principio di funzionamento del magnete di un motore elettrico permanente.
Due magneti permanenti generano un campo magnetico sulla bobina al centro, alla quale viene fatta passare una corrente.
La forza elettromagnetica (regola della mano sinistra) sarà generata sotto l'azione del campo magnetico e quindi ruoterà.
Il motore La parte rotante è chiamata rotore e la parte stazionaria è chiamata statore. Ovviamente, il magnete permanente nella figura seguente appartiene allo statore, mentre la bobina appartiene al rotore.
Per le macchine elettriche rotanti, quando il magnete permanente è lo statore, il magnete esterno a forma di piastrella montato in superficie è collegato all'involucro; quando il magnete permanente è il rotore, il magnete interno a forma di piastrella montato in superficie è collegato al nucleo del rotore. o incorporato nel nucleo del rotore a forma di quadrato, come mostrato nella figura seguente.
Per i motori lineari, i magneti permanenti sono principalmente quadrati e a parallelogramma, mentre i motori lineari cilindrici utilizzano anche magneti ad anello magnetizzati assialmente.
I magneti per motori a magnete permanente hanno le seguenti caratteristiche:
1. La forma non sarà troppo complicata (ad eccezione di alcuni micro motori, come i motori VCM), la maggior parte dei quali sono rettangolari, a forma di tegola, a ventaglio e a forma di pane. Soprattutto per ridurre i costi di progettazione dei motori, molti di essi utilizzeranno magneti quadrati incorporati in acciaio;
2. La magnetizzazione è relativamente semplice, fondamentalmente unipolare, e dopo il montaggio si forma un circuito magnetico multipolare. Se viene realizzato l'intero anello, come l'anello magnetico NdFeB o l'anello magnetico pressato a caldo, viene generalmente utilizzata la magnetizzazione multipolare a radiazione;
3. Il nucleo dei requisiti tecnici risiede principalmente nella stabilità alle alte temperature, nella consistenza del flusso magnetico e nell'adattabilità. I magneti del rotore montati in superficie richiedono una buona affinità con la colla. I magneti per motori lineari avranno requisiti relativamente severi per la nebbia salina. Magneti per l'energia eolica I requisiti per la nebbia salina saranno più severi e il magnete del motore di trazione richiederà un'ottima stabilità alle alte temperature;
4. Il prodotto ad energia magnetica è applicato in gradi alti, medi e bassi, ma la forza coercitiva è per lo più a livello medio e alto. Attualmente, i gradi di acciaio magnetico dei motori di trazione dei veicoli elettrici sono per lo più ad alta energia magnetica e ad alta forza coercitiva, come 45UH, 48UH, 50UH, 42EH, 45EH, ecc. Un processo di diffusione maturo è essenziale;
5. I magneti a segmenti sono stati ampiamente utilizzati nel campo dei motori ad alta temperatura. Lo scopo è quello di migliorare l'isolamento segmentale dei magneti per ridurre la perdita di corrente parassita dei magneti quando il motore è in funzione e alcuni magneti si trovano sulla superficie. Il rivestimento epossidico viene aggiunto per aumentarne l'isolamento.
Elementi chiave del test per i magneti del motore:
1. Stabilità alle alte temperature. Alcuni clienti chiederanno di misurare il decadimento magnetico del circuito aperto, mentre altri chiederanno di misurare il decadimento magnetico del circuito semiaperto. Quando il motore è in funzione, l'acciaio magnetico deve sopportare il campo magnetico inverso alternato oltre all'alta temperatura, quindi il decadimento magnetico del prodotto finito e la curva di smagnetizzazione ad alta temperatura del materiale di base devono essere testati e monitorati;
2. Consistenza del flusso. L'acciaio magnetico è utilizzato come sorgente del campo magnetico del rotore o dello statore del motore. Una differenza di consistenza può causare vibrazioni del motore, ridurre la potenza e compromettere il funzionamento del motore nel suo complesso. Pertanto, l'acciaio magnetico del motore ha generalmente dei requisiti per la consistenza del flusso magnetico, e alcuni richiedono 5% entro, altri richiedono 3% o addirittura 2%. È necessario tenere conto dei fattori che influenzano la costanza del flusso magnetico, come la costanza del magnetismo residuo, la costanza delle tolleranze e la costanza dei rivestimenti di smussatura.
3. Adattabilità. La maggior parte dei magneti montati in superficie è a forma di piastrella. Per l'angolo e il radiante inclusi, il metodo di prova bidimensionale convenzionale presenta grandi errori o è difficile da testare. A questo punto è necessario considerare la sua adattabilità. Alcuni magneti disposti in modo ravvicinato richiedono di controllare il gap accumulato, alcuni acciai magnetici montati in superficie a coda di rondine devono considerare la tenuta dell'assemblaggio. È meglio realizzare un dispositivo di profilatura secondo il metodo di assemblaggio dell'utente per testare l'idoneità dell'acciaio magnetico.
Il personale addetto agli acquisti deve concentrarsi sui seguenti punti:
1. Mercato delle terre rare. Poiché il costo del singolo elemento del motore rappresenta la parte più consistente, l'acciaio del magnete è sempre stato la principale fonte di riduzione dei costi del motore. Poiché la forma stessa del magnete del motore è relativamente semplice, il costo del materiale rappresenta la quota maggiore. Gli acquirenti devono prestare attenzione ai metalli delle terre rare in qualsiasi momento. Le condizioni di mercato, per capire l'andamento dei prezzi dei magneti per motori;
2. Indicatori di prestazione. La forma dell'acciaio magnetico è relativamente semplice e il costo del materiale rappresenta un'ampia percentuale, pertanto l'indice di prestazione influisce direttamente sulla quantità di terre rare pesanti nell'acciaio magnetico, influenzando così direttamente il costo dell'acciaio magnetico;
3. Quantità. La maggior parte dei magneti per motori è relativamente grande, con una lunghezza che va da 10 mm a oltre 100 mm. Il numero di pezzi prodotti da uno spezzone non sarà elevato, quindi quando la domanda non è elevata, ci sarà un grande spreco di spezzoni in magazzino e la produzione di stampi fissi richiederà un aumento dei costi.
La magia dei magneti
Sappiamo che il componente principale del magnete è l'ossido ferrico. Un normale piccolo magnete è fatto di ossido ferrico nero. Tuttavia, a causa della natura stessa dell'ossido ferroso, la sua attrazione per gli oggetti di ferro non sarà troppo forte e il suo magnetismo si indebolirà gradualmente nel tempo. In questo caso, come possiamo creare un magnete con un'aspirazione più forte e che non si deteriori facilmente? Con questa premessa sono nati i magneti NdFeB.
Questo tipo di magnete con trattamento anticorrosione e superficie lucida è il magnete NdFeB, la cui formula chimica è Nd2Fe14B. Il magnete NdFeB più comunemente utilizzato è composto da tre elementi: neodimio, ferro e boro sinterizzati ad alta temperatura. È il magnete artificiale più magnetico finora esistente. Se l'elemento centrale dell'ossido ferroso tradizionale è il ferro, il motivo per cui i magneti NdFeB hanno un magnetismo così forte è l'effetto del neodimio. Questi pezzi di metallo nell'immagine sottostante sono neodimio:
Il neodimio (suono nǚ) è il quarto elemento della famiglia dei lantanidi delle terre rare e, come il ferro, il cobalto, il nichel e il già citato gadolinio, può essere attratto dai magneti. Inoltre, il neodimio è più attivo tra gli elementi lantanidi, quindi è facile che venga ossidato come il ferro, motivo per cui la superficie dei magneti NdFeB è rivestita. Se il neodimio viene utilizzato per aumentare il magnetismo, il ruolo del boro non deve essere sottovalutato. Questa cosa nera è il boro:
Il boro si trova a sinistra del carbonio nella tavola periodica, per cui recentemente è emersa una chimica del boro simile a quella organica centrata sul carbonio. Nei magneti NdFeB, il boro agisce come mediatore tra il neodimio e il ferro. Pur garantendo la stabilità della sua struttura molecolare, il boro espande notevolmente il magnetismo massimo che la sostanza può produrre, rendendo le prestazioni magnetiche dell'intero magnete estremamente elevate e permettendogli persino di raccogliere oggetti equivalenti a 640 volte il suo stesso peso.
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