Íman de disco de 5 mm
Com o desenvolvimento contínuo da ciência e da tecnologia, a tecnologia dos motores está também em constante inovação. Especialmente nos dias de hoje, o sector industrial tem vindo a apresentar continuamente expectativas e requisitos mais elevados para as caraterísticas servo dos motores, tendo surgido os motores de copo oco.
Os motores de copo oco são servomotores permanentes de disco magnético de 5 mm de corrente contínua e motores de controlo, podendo também ser classificados como micromotores. Os motores de copo oco têm caraterísticas extraordinárias de poupança de energia, caraterísticas de controlo sensíveis e convenientes, e caraterísticas de funcionamento estáveis, e o seu avanço tecnológico é muito óbvio. Enquanto dispositivo de conversão de energia de elevada eficiência, representa a direção de desenvolvimento dos motores em muitos domínios.
O rotor é enrolado diretamente com fios, sem qualquer outra estrutura para suportar os enrolamentos. Os próprios enrolamentos são feitos em forma de copo, que constitui a estrutura do rotor (como mostrado abaixo). Devido à mudança na estrutura do rotor, as caraterísticas de funcionamento do motor foram muito melhoradas. Não só tem excelentes caraterísticas de poupança de energia, mas, mais importante, tem caraterísticas de controlo e arrasto que os motores com núcleo de ferro não conseguem alcançar.
Os motores de copo oco dividem-se em dois tipos: com escovas e sem escovas. O rotor do motor de copo oco sem escova não tem núcleo de ferro, e o estator do motor de copo oco sem escova não tem núcleo de ferro. Os modelos comuns de motores de copo oco no mercado têm diâmetros de Φ4, Φ6, Φ7, Φ8, Φ10, Φ12, Φ15, etc.
Vantagens e aplicações dos motores de copo oco
Os motores de copo oco têm uma série de vantagens, tais como alta densidade de potência, alta eficiência, sem atraso de binário, sem efeito de cogging, baixo binário de arranque, íman de disco de 5 mm, sem força radial entre o rotor e o estator, curva de velocidade suave, baixo ruído e boa dissipação de calor.
A aplicação de motores de copo oco desenvolveu-se rapidamente nos últimos dez anos depois de entrar nos grandes campos industriais e civis dos campos militares e de alta tecnologia, especialmente nos países industrialmente desenvolvidos, e envolveu a maioria das indústrias e muitos produtos de ímanes de disco de 5 mm.
É necessário um sistema de acompanhamento de resposta rápida. Tal como o ajuste rápido da direção de voo dos mísseis, o controlo de seguimento de unidades ópticas de alta ampliação, a focagem automática rápida, o equipamento de registo e deteção altamente sensível, os robôs industriais, as próteses biónicas, etc. Os motores de copo oco podem satisfazer bem os seus requisitos técnicos.
Produtos que exigem um arrastamento suave e duradouro dos componentes de acionamento. Por exemplo, vários instrumentos portáteis com íman de disco de 5 mm, equipamento pessoal, instrumentos e equipamento para operações no terreno, veículos eléctricos, etc., o mesmo conjunto de fonte de alimentação pode prolongar o tempo de alimentação em mais do dobro.
Várias aeronaves, incluindo aviação, aeroespacial, modelos de aeronaves, etc. As vantagens dos motores de copo oco, como peso leve, tamanho pequeno e baixo consumo de energia, podem ser usadas para minimizar o peso da aeronave.
Vários aparelhos eléctricos civis e produtos industriais. A utilização de motores de copo oco como actuadores pode melhorar a qualidade e o desempenho do produto.
Uma vez que o motor magnético de disco de 5 mm com copo oco é pequeno, muitos produtos com requisitos de volume relativamente pequenos utilizam os copos ocos como elementos de potência. Por exemplo: brinquedos (carrinhos de brincar, modelos de aviões, etc.), produtos de massagem de beleza (escovas faciais, instrumentos de indução, massajadores faciais, etc.), artigos de uso diário (escovas de dentes eléctricas, escovas de champô, alisadores de cabelo, etc.).
Os ímanes permanentes NdFeB sinterizados são geralmente utilizados em motores sem núcleo. Têm as caraterísticas de elevada remanência, elevada coercividade e elevado produto de energia magnética. São os materiais magnéticos permanentes de disco de 5 mm mais adequados para motores sem núcleo no mercado. Com o mesmo tamanho de motor e dados de enrolamento, a força do desempenho do aço magnético afecta diretamente a velocidade do motor. Os ímanes NdFeB comuns adequados para motores sem núcleo são em forma de anel, com desempenho como N40, N45, etc., e resistência à temperatura de cerca de 100°C.
O motor de ímanes permanentes utiliza um íman de disco permanente de 5 mm para gerar o campo magnético do motor. Não requer uma bobina de excitação ou corrente de excitação. Tem uma eficiência elevada e uma estrutura simples. É um motor de poupança de energia muito bom. Em comparação com os motores de excitação eléctrica tradicionais, os motores de ímanes permanentes têm vantagens significativas, tais como uma estrutura simples, um funcionamento fiável, dimensões reduzidas, peso leve, baixas perdas e elevada eficiência.
A gama de aplicações dos motores de ímanes permanentes de disco de 5 mm é extremamente vasta, abrangendo quase todos os domínios da indústria aeroespacial, da defesa nacional, da produção industrial e agrícola e da vida quotidiana. Com o desenvolvimento de materiais de ímanes permanentes de elevado desempenho e o rápido desenvolvimento da tecnologia de controlo, a aplicação dos motores de ímanes permanentes tornar-se-á mais extensa.
Todos sabem que existem muitos tipos de motores, mas os princípios básicos são a utilização de fenómenos de indução electromagnética e electromagnética para realizar a conversão mútua de energia eléctrica e energia cinética do íman de disco de 5 mm. Se quiser saber mais sobre os princípios básicos e a estrutura dos motores, pode clicar para ver os princípios básicos e os princípios básicos dos motores. Estrutura, motor de corrente contínua e motor de corrente alternada.
O primeiro motor do mundo que apareceu na década de 1820 foi um motor de disco magnético permanente de 5 mm que utilizava ímanes permanentes para gerar campos magnéticos de excitação. No entanto, o material de íman permanente utilizado nessa altura era a magnetite natural (Fe3O4), que tinha uma densidade de energia magnética muito baixa. O motor fabricado com este material era de grandes dimensões e foi rapidamente substituído pelo motor de excitação eléctrica.
Com o rápido desenvolvimento de vários motores e a invenção de magnetizadores de corrente, as pessoas realizaram uma investigação aprofundada sobre o mecanismo, a composição e a tecnologia de fabrico de materiais magnéticos permanentes de discos de 5 mm e descobriram sucessivamente uma variedade de materiais magnéticos permanentes, como o aço-carbono, o aço de tungsténio (produto de energia magnética máxima de cerca de 2,7kJ/m3) e o aço de cobalto (produto de energia magnética máxima de cerca de 7,2kJ/m3).
Em particular, o íman de disco permanente de alumínio-níquel-cobalto de 5 mm (produto de energia magnética máxima de até 85kJ/m3) que surgiu na década de 1930 e o íman permanente de ferrite (produto de energia magnética máxima de até 40kJ/m3) que surgiu na década de 1950 melhoraram muito as suas propriedades magnéticas, e vários micro e pequenos motores utilizaram a excitação de ímanes permanentes. No entanto, a coercividade do íman permanente de disco de 5 mm de AlNiCo é baixa (36-160 kA/m) e a densidade magnética remanescente dos ímanes permanentes de ferrite não é elevada (0,2-0,44 T), o que limita a sua aplicação em motores.
Até às décadas de 1960 e 1980, os ímanes permanentes de samário-cobalto e o íman permanente de disco de neodímio-ferro-boro de 5 mm surgiram um após o outro. A sua elevada densidade magnética remanescente, elevada coercividade, elevado produto de energia magnética e excelentes propriedades magnéticas da curva de desmagnetização linear são particularmente adequadas para o fabrico de motores, dando assim início a um novo período histórico para o desenvolvimento de motores de ímanes permanentes de disco de 5 mm.
1) Influência do magnetismo residual
Para os motores de corrente contínua, sob os mesmos parâmetros de enrolamento e condições de ensaio, quanto maior for o magnetismo residual, menor será a velocidade em vazio e menor será a corrente em vazio; quanto maior for o binário máximo, maior será a eficiência no ponto de eficiência mais elevado. Nos ensaios reais, a velocidade em vazio e o binário máximo são geralmente utilizados para avaliar o padrão de magnetismo residual do aço magnético.
Para os mesmos parâmetros de enrolamento e parâmetros eléctricos, quanto maior for o magnetismo residual, menor será a velocidade em vazio e menor será a corrente em vazio, porque o motor em funcionamento, a uma velocidade relativamente baixa, gera tensão induzida inversa suficiente, o que reduz a soma algébrica da força eletromotriz aplicada ao enrolamento.
2) Influência da força coerciva
Durante o funcionamento do motor, existem sempre os efeitos da temperatura e do campo de desmagnetização inversa. Do ponto de vista da conceção do motor, quanto maior for a força coerciva, mais pequena pode ser a direção da espessura do aço magnético, e quanto menor for a força coerciva, maior será a direção da espessura do aço magnético.
No entanto, depois de o aço magnético exceder uma determinada força coerciva, é inútil, porque outros componentes do motor não podem funcionar de forma estável a essa temperatura. A força coerciva pode cumprir os requisitos, e não é necessário desperdiçar recursos para cumprir os requisitos nas condições experimentais recomendadas.
3) A influência da quadratura
A quadratura afecta apenas o nivelamento da curva de eficiência do teste de desempenho do motor. Embora o nivelamento da curva de eficiência do motor ainda não tenha sido listado como um padrão de indicador importante, é muito importante para a distância de condução do motor do cubo em condições naturais da estrada. Devido às diferentes condições da estrada, o motor não pode trabalhar sempre no ponto de eficiência máxima.
Esta é uma das razões pelas quais a eficiência máxima de alguns motores não é elevada, mas a distância de condução é longa. Um bom motor de cubo não só deve ter uma eficiência máxima elevada, como também a curva de eficiência deve ser tão horizontal quanto possível, e quanto menor for a inclinação da redução da eficiência, melhor. À medida que o mercado, a tecnologia e os padrões dos motores de cubo amadurecem, este tornar-se-á gradualmente um padrão importante.
4) A influência da consistência do desempenho
Remanescência inconsistente: Mesmo que existam alguns desempenhos particularmente elevados, não é bom. Devido ao fluxo magnético inconsistente de cada segmento de campo magnético unidirecional, o binário é assimétrico e ocorre vibração.
Força coerciva inconsistente: Em particular, a força coerciva de alguns produtos é demasiado baixa, o que é fácil de produzir desmagnetização inversa, resultando em fluxo magnético inconsistente de cada aço magnético e vibração do motor. Este efeito é mais significativo nos motores sem escovas.
1. Influência da espessura do íman
Quando o circuito magnético interno ou externo é fixo, quando a espessura aumenta, o espaço de ar diminui, o fluxo magnético efetivo aumenta, o mesmo magnetismo residual, a velocidade sem carga diminui, a corrente sem carga diminui e a eficiência máxima do motor aumenta o íman de disco de 5 mm; no entanto, também existem desvantagens, como o aumento da vibração de comutação do motor e a inclinação relativa da curva de eficiência do motor. Por conseguinte, a espessura do íman do motor deve ser tão consistente quanto possível para reduzir a vibração.
2. Influência da largura do íman
Para ímanes de motor sem escovas com espaçamento estreito, a folga total acumulada não pode exceder 0,5 mm. Se for demasiado pequena, não será instalada. Se for demasiado grande, causará vibração do motor e eficiência reduzida. Isto deve-se ao facto de a posição do elemento Hall que mede a posição do íman não corresponder à posição real do íman. Para além disso, a consistência da largura deve ser assegurada, caso contrário o motor terá uma baixa eficiência e uma grande vibração.
Nos motores com escovas, existe um certo intervalo entre os ímanes, que é reservado para a zona de transição da comutação mecânica. Embora exista um intervalo, a maioria dos fabricantes possui ferramentas de instalação de ímanes rigorosas para garantir a precisão da instalação, a fim de assegurar a posição exacta de instalação do íman do motor. Se a largura do íman exceder o limite, não será instalado um íman de disco de 5 mm; se a largura do íman for demasiado pequena, o íman ficará desalinhado, a vibração do motor aumentará e a eficiência diminuirá.
3. A influência da dimensão do chanfro e da dimensão do não-chanfro
Se o íman não for chanfrado, a taxa de alteração do campo magnético da extremidade do campo magnético do motor será grande, provocando a vibração do motor. Quanto maior for o chanfro, menor será a vibração do íman de disco de 5 mm. No entanto, o chanfro provoca geralmente uma certa perda de fluxo magnético. Para algumas especificações, quando o chanfro é de 0,8, a perda de fluxo magnético é de 0,5~1,5%.
Para motores escovados com baixo magnetismo residual, reduzir adequadamente o tamanho do chanfro é propício para compensar o magnetismo residual, mas a vibração de pulso do motor aumenta. De um modo geral, o íman de disco de 5 mm, quando o magnetismo residual é baixo, a tolerância na direção do comprimento pode ser adequadamente aumentada, o que pode aumentar o fluxo magnético efetivo até certo ponto e manter o desempenho do motor basicamente inalterado.
