磁石 ネオジム
ネオジム磁石は、ネオジム、鉄、ホウ素の合金から作られる強力な永久磁石です。ネオジム磁石は、ネオジム、鉄、ホウ素の合金からなる強力な永久磁石で、その大きさに比べて非常に強いことで知られ、電気モーター、スピーカー、磁気ファスナー、磁気治療製品など、さまざまな用途で使用されています。ネオジム磁石 ネオジムは希土類磁石の仲間で、高い磁気特性により広く使用されている。長期間磁化を維持し、減磁しにくいという特徴があります。
永久磁石ネオジムモータは、永久磁石を用いてモータの磁界を発生させるため、励磁コイルや励磁電流を必要としません。従来の電気励磁モーターに比べ、高効率でシンプルな構造といった大きな利点があります。
永久磁石ネオジムモータの応用範囲は極めて広く、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、永久磁石ネオジムモータの応用範囲はさらに広がるでしょう。本日は、永久磁石モーターと永久磁石材料の特性がモーターに与える影響についてご説明します。
永久磁石モータの原理と構造
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るが、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ある。モータの基本原理と構造について詳しく知りたい方は、モータの基本原理と構造をクリックしてご覧ください。今日は、永久磁石直流モーターと永久磁石同期モーターを例にとって、永久磁石モーターについて簡単にご紹介します。
1.永久磁石直流モーター
永久磁石直流モータの動作原理と構造は、電流励磁磁極の代わりに永久磁石磁極が使用されている点を除けば、通常の直流モータと同様である。整流方式の違いにより、ブラシ付きモーターとブラシレスモーターに分けられる。前者は機械的に整流され、後者は電子的に整流される。
DCブラシモーターを例にとると、永久磁石の磁極は同じ円上に配置され、青い磁力線はモーターの磁気回路を表している。
永久磁石ブラシ付きDCモータのロータは、ロータコア、ロータ巻線、整流子、回転軸で構成され、通常のDCモータのロータと同じである。ロータとブラシ・アセンブリをステータに挿入して永久磁石DCモータを形成する。
中小出力の永久磁石直流モーターは、電動自転車、電動オートバイ、スクーターに広く使用されている。
2.永久磁石同期モータ
近年、永久磁石ネオジム同期モータが急速に発展している。高力率と高効率が特徴である。永久磁石同期モータは、一般的に使用されているAC非同期モータに代わり、多くの場面で徐々に使用されるようになりました。その中でも、非同期始動永久磁石同期モータは優れた性能を持ち、非常に人気のあるモータである。省エネモータの未来。
永久磁石同期モータの固定子構造と作動原理は、交流非同期モータと同じである。通常の非同期モーターとの違いは、ローターの構造にある。ローターには永久磁石の磁極が装備されている。永久磁石はローターの様々な位置に配置されている。
永久磁石ネオジムモーターの開発は、永久磁石材料の開発と密接な関係がある
1820年代に登場した世界初のモーターは、永久磁石ネオジムから励磁磁界を発生させる永久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材料は天然のマグネタイト（Fe3O4）で、磁気エネルギー密度が非常に低かった。それを使ったモーターはかさばり、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、コバルト鋼など様々な永久磁石ネオジム材料を次々と発見してきた。
特に1930年代に登場したAlNiCo永久磁石ネオジムや1950年代に登場したフェライト永久磁石は磁気特性を大幅に向上させ、様々な超小型・小型モーターが永久磁石を励磁に使用している。しかし、AlNiCo永久磁石の保磁力は低く、フェライト永久磁石の残留磁束密度は高くないため、モーターへの適用範囲は限定されている。
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磁石材料が次々と登場しました。高い残留磁束密度、高い保磁力、高い磁気エネルギー積、直線的な減磁曲線の優れた磁気特性は、特にモーターの製造に適しており、永久磁石ネオジムモーターの開発は新たな歴史的時代へと突入しました。
電磁鋼板の性能とモーター性能の関係
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の大きさで磁石の残留磁力の基準を判断します。
同じ巻線パラメータと電気パラメータの場合、残留磁気が大きいほど無負荷回転数が低くなり、無負荷電流が小さくなるのは、走行中のモーターが比較的低速で十分な逆誘導を発生するからである。巻線にかかる起電力の代数和が減少するように電圧を発生させる。
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石の厚み方向は小さくなります。保磁力が小さいほどネオジム磁石の厚み方向は大きくなります。しかし、電磁鋼板の保磁力があるレベルを超えると、その温度ではモーターの他の部品が安定して働かなくなるため、意味がなくなります。保磁力は要件を満たせばよく、推奨される実験条件下で要件を満たすことが基準となる。資源を浪費する必要はない。
3.扁平率の影響
扁平率はモータ性能試験効率曲線の平坦性にのみ影響する。モーター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ませんが、自然路面条件下でのホイールハブモーターの継続距離にとって非常に重要です。 重要です。ネオジム磁石は、路面状況が異なるため、常に最大効率点でモーターが働くとは限りません。これが、最大効率は高くないのに走行距離が長いモーターがある理由の一つです。
優れたハブモーターは、最大効率が高いだけでなく、効率曲線が可能な限り水平でなければならない。効率低下の傾きは小さければ小さいほどよい。インホイールモーターの市場、技術、規格が成熟するにつれて、これは徐々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
残留磁気が安定しない：特に高性能なものでも良くない。一方向性磁界部の磁束が不均一なため、トルクが非対称となり振動が発生する。
保磁力が一定しない：特に個々の製品の保磁力が低すぎると、逆減磁が起こりやすくなり、各マグネットの磁束が一定せず、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。
磁石の形状と公差がモーター性能に及ぼす影響
1.電磁鋼板の厚さの影響
内側または外側の磁気回路リング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、有効磁束が増加します。その明らかな現れとして、同じ残留磁気の下では、無負荷回転数が低下し、無負荷電流が減少し、モータの最大効率が低下します。しかし、モータの整流振動が増加したり、モータの効率曲線が相対的に急峻になるなどのデメリットもある。従って、振動を低減するためには、モータ磁石の厚さをできるだけ一定にする必要がある。
2.磁石幅の影響
ブラシレスモーターの磁石が密集している場合、累積ギャップの合計が0.5mmを超えてはならない。小さすぎると取り付けられません。大きすぎると振動の原因となり、モーター磁石ネオジムの効率が低下します。これは、磁石の位置を測定するホール素子と磁石の位置が一致しないためで、実際の鋼材の位置と幅の整合性を確保しないと、モーターの効率が低くなり、振動が大きくなります。
ブラシ付モータの場合、磁石と磁石の間には一定の隙間があり、この隙間は機械的整流の移行領域として確保されています。ギャップがあるとはいえ、モーター磁石の正確な取り付け位置を確保するため、ほとんどのメーカーは磁石の取り付け手順を厳格に定め、取り付け精度を確保しています。磁石の幅がマグネットネオジムを超えると取り付けられず、磁石の幅が小さすぎると磁石の位置がずれてモーターの振動が大きくなり、効率が低下します。
3.磁性鋼の面取りサイズと非面取りサイズの影響
面取りがない場合、モータの磁界端での磁界変化率が大きくなり、モータのパルス振動の原因となる。面取りが大きいほど振動は小さくなります。しかし、面取りは一般的に磁束の損失を引き起こす。
仕様によっては、面取りを0.8にすると磁束損失が0.5～1.5%になる。ブラシ付モータの残留磁気が小さい場合、面取りサイズを適切に小さくすることで残留磁気を補うことができますが、モータの脈動が大きくなります。一般的に、残留磁気が小さい場合、長さ方向の公差を適切に大きくすることで、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。
