5 mm ディスクマグネット
科学技術の絶え間ない発展に伴い、モーター技術も絶えず革新しています。特に現在では、産業分野ではモータのサーボ特性に対する期待と要求が絶えず高まっており、中空カップモータが登場しました。
中空カップモーターは直流永久5mm円板磁石のサーボモーターと制御モーターで、マイクロモーターに分類することもできる。中空カップモーターは優れた省エネ特性、敏感で便利な制御特性、安定した運転特性を持っており、その技術進歩は非常に明白である。高効率のエネルギー変換装置として、多方面のモーターの発展方向を示している。
ローターには直接ワイヤーが巻かれ、巻線を支える他の構造はない。巻線そのものをカップ状にすることで、ローターの構造を構成している（下図）。ローター構造の変更により、モーターの走行特性は大幅に改善された。省エネ性に優れるだけでなく、それ以上に鉄心モーターでは実現できない制御特性や抗力特性を備えている。
中空カップモーターには、ブラシ付きとブラシレスの2種類がある。ブラシレス中空カップモーターのローターには鉄心がなく、ブラシレス中空カップモーターのステーターには鉄心がない。市場で一般的な中空カップモーターの直径はΦ4、Φ6、Φ7、Φ8、Φ10、Φ12、Φ15など。
中空カップモーターの利点と用途
中空カップモーターには、高出力密度、高効率、トルクラグがない、コギング効果がない、始動トルクが低い5mmディスク磁石、ローターとステーターの間にラジアル力がない、速度カーブが滑らか、騒音が低い、放熱性が良いなどの一連の利点がある。
中空カップモーターの応用は、特に工業先進国の軍事・ハイテク分野から大規模な工業・民生分野に進出した後、過去10年間で急速に発展し、ほとんどの産業と多くの5mmディスク磁石製品を巻き込んでいる。
高速応答の追従システムが求められる。例えば、ミサイルの飛行方向の迅速な調整、高倍率光学ドライブの追従制御、高速自動焦点合わせ、高感度記録・検出装置、産業用ロボット、バイオニックプロテーゼなど。中空カップモーターは、これらの技術要件を十分に満たすことができます。
駆動部品のスムーズで長寿命な引き回しが必要な製品。例えば、各種ポータブル機器5mmディスクマグネット、個人用機器、現場作業用機器・装置、電気自動車など、同じ電源セットで電源供給時間を2倍以上に延ばすことができます。
航空、航空宇宙、航空機模型など様々な航空機。中空カップモーターの利点である、軽量、小型、低エネルギー消費は、航空機の重量を最小限にするために使用することができます。
各種家電製品や工業製品。中空カップモーターをアクチュエーターとして使用することで、製品のグレードや性能を向上させることができます。
中空カップ5mmディスクマグネットモーターはサイズが小さいため、比較的小さな体積を必要とする多くの製品が中空カップをパワーエレメントとして使用している。例えば、玩具ギフト（おもちゃの車、航空機模型など）、美容マッサージ製品（フェイスブラシ、誘導器具、フェイシャルマッサージャーなど）、日用品（電動歯ブラシ、シャンプーブラシ、縮毛矯正など）。
焼結NdFeB永久磁石は、一般的にコアレスモーターに使用されます。高レマンス、高保磁力、高磁気エネルギー製品という特性を持っています。市販されているコアレスモータ用永久磁石の中で最も適した5mmディスク磁石材料です。同じサイズのモーターと巻線データの下では、磁性鋼の性能の強さはモーター速度に直接影響します。コアレスモーターに適した一般的なNdFeB磁石はリング状で、N40、N45などの性能を持ち、耐熱温度は約100℃です。
永久磁石モータは、モータの磁界を発生させるために5mmの永久磁石を使用します。励磁コイルや励磁電流を必要としない。高効率でシンプルな構造です。非常に優れた省エネモーターです。従来の電気励磁モーターに比べ、永久磁石モーターは構造が簡単、運転が確実、小型、軽量、低損失、高効率などの大きな利点があります。
永久磁石5mmディスクモーターの応用範囲は非常に広く、航空宇宙、国防、工業、農業生産、日常生活などほとんどすべての分野をカバーしています。高性能永久磁石材料の開発と制御技術の急速な発展により、永久磁石モータの応用範囲はさらに広がるでしょう。
モーターにはいろいろな種類があることは誰でも知っていますが、基本原理は電磁誘導現象を利用して電気エネルギーと運動エネルギーの相互変換を実現することです。モータの基本原理や構造について詳しく知りたい方は、クリックしてモータの基本原理と基本をご覧ください。構造、DCモータとACモータ。
1820年代に登場した世界初のモーターは、永久磁石を使って励磁磁界を発生させる5mmの円板磁石モーターであった。しかし、当時使われていた永久磁石の材料は天然マグネタイト（Fe3O4）で、磁気エネルギー密度が非常に低かった。この永久磁石を使ったモーターは大型で、すぐに電気励磁モーターに取って代わられた。
各種モータの急速な発展と電流着磁装置の発明により、人々は永久5mmディスク磁石材料のメカニズム、組成、製造技術について綿密な研究を行い、炭素鋼、タングステン鋼（最大磁気エネルギー積約2.7kJ/m3）、コバルト鋼（最大磁気エネルギー積約7.2kJ/m3）など、さまざまな永久磁石材料を次々と発見してきた。
特に、1930年代に登場したアルミ・ニッケル・コバルト永久5mmディスク磁石（最大磁気エネルギー積85kJ/m3）や1950年代に登場したフェライト永久磁石（最大磁気エネルギー積40kJ/m3）は磁気特性を大幅に向上させ、様々な超小型・小型モーターに永久磁石励磁が採用されている。しかし、AlNiCo永久磁石5mmディスクの保磁力は低く（36～160kA/m）、フェライト永久磁石の残留磁気密度は高くない（0.2～0.44T）ため、モーターへの応用には限界がある。
1960年代から1980年代にかけて、サマリウムコバルト永久磁石やネオジム鉄ボロン永久5mmディスク磁石が次々と登場しました。残留磁気密度が高く、保磁力が高く、磁気エネルギー積が大きく、減磁曲線が直線的という優れた磁気特性は、特にモーターの製造に適しており、永久5mmディスク磁石モーターの開発に新たな歴史的時代を切り開きました。
1) 残留磁気の影響
直流モータの場合、同じ巻線パラメータと試験条件では、残留磁性が高いほど無負荷回転数が低く、無負荷電流が小さく、最大トルクが大きいほど最高効率点での効率が高くなります。実際の試験では、一般的に無負荷回転数と最大トルクを用いて、電磁鋼板の残留磁力基準を判定します。
同じ巻線パラメータと電気的パラメータであれば、残留磁気が高いほど無負荷回転数は低くなり、無負荷電流も小さくなります。これは、走行中のモーターが比較的低速であるため、十分な逆誘起電圧が発生し、巻線にかかる起電力の代数和が小さくなるためです。
2) 強制力の影響
モータの運転中は、常に温度と逆減磁界の影響があります。モーター設計の観点からは、保磁力が高いほど磁性鋼の厚さ方向を小さくでき、保磁力が小さいほど磁性鋼の厚さ方向を大きくできる。
しかし、電磁鋼板がある保磁力を超えると、その温度ではモーターの他の構成部品が安定して働かなくなるため、意味がなくなる。保磁力は要件を満たすことができ、推奨される実験条件下で要件を満たすために資源を浪費する必要はない。
3) 直角度の影響
扁平率はモータ性能試験の効率曲線の平坦性にのみ影響する。モータの効率曲線の平坦度はまだ重要な指標基準として挙げられていないが、自然な道路条件下でのハブモータの走行距離にとっては非常に重要である。道路条件が異なるため、モーターは常に最大効率点で働くとは限らない。
これが、一部のモーターの最大効率が高くないのに駆動距離が長い理由の一つである。良いハブモーターは、最大効率が高いだけでなく、効率曲線ができるだけ水平で、効率低下の傾きが小さいほど良い。ハブモーターの市場、技術、規格が成熟するにつれて、これは次第に重要な規格になっていくだろう。
4) パフォーマンスの一貫性の影響
一貫性のない残留：特に高性能なものもあるが、良くない。一方向性磁場セグメントの磁束が一定でないため、トルクが非対称になり、振動が発生する。
保磁力が一定しない：特に、製品によっては保磁力が低すぎるため、逆減磁が生じやすく、その結果、各磁性鋼の磁束が一定せず、モーターが振動する。ブラシレスモーターの場合、この影響はより大きい。
1.磁石の厚みの影響
内側または外側の磁気回路が固定されている場合、厚さが増加すると、エアギャップが減少し、有効磁束が増加し、同じ残留磁気、無負荷速度が減少し、無負荷電流が減少し、モータの最大効率が増加5ミリメートルディスク磁石、しかし、モータの整流振動の増加やモータ効率曲線の相対的な急峻さなどの欠点もあります。そのため、モータ磁石の厚さをできるだけ一定にし、振動を抑える必要がある。
2.磁石幅の影響
間隔の狭いブラシレスモーターマグネットの場合、累積ギャップの合計が0.5mmを超えることはできません。小さすぎると取り付けられません。大きすぎるとモータの振動や効率の低下を招く。磁石の位置を測定するホール素子の位置と実際の磁石の位置が一致しないからである。また、幅の整合性も確保しなければ、モータの効率が低下し、振動も大きくなる。
ブラシ付きモーターの場合、マグネットの間には一定の隙間があり、これは機械的整流の移行ゾーンとして確保されています。ギャップがあるとはいえ、ほとんどのメーカーは、モーター磁石の正確な取り付け位置を確保するために、取り付け精度を確保するための厳しい磁石取り付け工具を用意しています。磁石の幅が制限を超えると、5mmディスク磁石が取り付けられません。磁石の幅が小さすぎると、磁石の位置がずれ、モーターの振動が大きくなり、効率が低下します。
3.面取りの大きさと非面取りの大きさの影響
磁石の面取りがされていないと、モーターの磁界のエッジの磁界変化率が大きくなり、モーターが振動する。面取りが大きいほど、5mmディスクマグネットの振動は小さくなります。しかし、一般的に面取りをすると磁束がある程度失われます。いくつかの仕様では、面取りが0.8の場合、磁束の損失は0.5~1.5%です。
残留磁性が低いブラシ付きモーターでは、面取りを適切に小さくすることは残留磁性を補うことに資するが、モーターのパルス振動が増加する。一般的に5mmディスクマグネットは、残留磁気が低い場合、長さ方向の公差を適切に大きくすることができ、有効磁束をある程度増加させることができ、モータの性能は基本的に変わりません。
