Doimiy magnit motorlarning doimiy magnitlarining dizaynini chindan ham tushunasizmi?

Doimiy magnitli motorlarning rivojlanishi doimiy magnit materiallarning rivojlanishi bilan chambarchas bog'liq.
Doimiy magnitlangan motorlarning rivojlanishi doimiy magnit materiallarning rivojlanishi bilan chambarchas bog'liq. mening mamlakatim doimiy magnit materiallarning magnit xususiyatlarini kashf etgan va ularni amaliyotga tatbiq etgan dunyodagi birinchi mamlakatdir. Ikki ming yildan ko'proq vaqt oldin mamlakatimiz doimiy magnit materiallarning magnit xususiyatlaridan kompasni yaratishda foydalangan, bu navigatsiya, harbiy va boshqa sohalarda juda katta rol o'ynagan. Qadimgi yurtimdagi to'rtta buyuk ixtirodan biriga aylandi.

1820-yillarda paydo bo'lgan dunyodagi birinchi dvigatel doimiy magnit tomonidan yaratilgan qo'zg'atuvchi magnit maydonga ega doimiy magnitli vosita edi. Biroq, o'sha paytda ishlatiladigan doimiy magnit material tabiiy magnetit (Fe3O4) bo'lib, u juda past magnit energiya zichligiga ega va undan yasalgan dvigatel katta hajmli bo'lib, tez orada elektr qo'zg'atuvchi vosita bilan almashtirildi.

Har xil motorlarning jadal rivojlanishi va joriy magnitlashtirgichlarning ixtirosi bilan odamlar doimiy magnitlangan materiallarning mexanizmi, tarkibi va ishlab chiqarish texnologiyasi bo'yicha chuqur tadqiqotlar olib bordilar va ketma-ket uglerodli po'lat va volfram po'latini (maksimal magnit energiya mahsuloti taxminan 2.7 kJ / m3 ), kobalt po'latini (maksimal magnit energiya mahsuloti) va boshqa doimiy magnit energiya mahsuloti taxminan 7.2m3 kJ. Xususan, 1930-yillarda paydo boʻlgan AlNiCo doimiy magnitlari (maksimal magnit energiya mahsuloti 85 kJ/m3 ga yetishi mumkin) va 1950-yillarda paydo boʻlgan ferrit doimiy magnitlari (hozirgi vaqtda maksimal magnit energiya mahsuloti 40 kJ/m3 ga yetishi mumkin) turli magnit xossalariga ega. Katta yaxshilanish bilan turli mikro va kichik motorlar doimiy magnit qo'zg'alishdan foydalangan. Doimiy magnitlangan motorlarning quvvati bir necha millivattgacha va o'nlab kilovattlarga teng. Ular harbiy, sanoat va qishloq xo'jaligi ishlab chiqarishida va kundalik hayotda keng qo'llaniladi va ishlab chiqarish keskin oshdi. Shunga mos ravishda, ushbu davrda doimiy magnitli dvigatellarni loyihalash nazariyasi, hisoblash usuli, magnitlanishi va ishlab chiqarish texnologiyasida yutuqlarga erishildi va doimiy magnitlarning ish diagrammasi bilan ifodalangan tahlil va tadqiqot usullari to'plami shakllantirildi. Shu bilan birga, AlNiCo doimiy magnitlarining koersitivligi past (36-160 kA/m), ferrit doimiy magnitlarining remanent zichligi yuqori emas (0.2-0.44 T), bu ularning motorlarda qo'llanilishini cheklaydi. 1960 va 1980 yillarga qadar noyob tuproqli kobaltli doimiy magnitlar va neodimiy temir bor doimiy magnitlari (ikkalasi birgalikda noyob tuproq doimiy magnitlari deb ataladi) ketma-ket chiqdi, ularning yuqori remanent zichligi, yuqori majburiyligi, yuqori magnit energiya mahsuloti va chiziqli demagnetizatsiya egri chizig'i. Doimiy magnitlangan dvigatelning ajoyib magnit xususiyatlari, ayniqsa, elektr motorlarini ishlab chiqarish uchun mos keladi, shuning uchun doimiy magnit motorlarning rivojlanishi yangi tarixiy davrga kirdi.

Doimiy magnitlangan material

Dvigatel magnitlari: Dvigatellarda tez-tez ishlatiladigan doimiy magnit materiallarga sinterlangan magnitlar va bog'langan magnitlar kiradi, asosiy turlari AlNiCo, ferrit, samarium kobalti, NdFeB va boshqalar.
AlNiCo: AlNiCo doimiy magnit materiali eng qadimgi keng tarqalgan doimiy magnit materialdir va uni tayyorlash jarayoni va texnologiyasi nisbatan etuk. Hozirda Yaponiya, AQSh, Yevropa, Rossiya va Xitoyda zavodlar mavjud. Keng miqyosli ishlab chiqarish korxonalari orasida Hangzhou doimiy magnitining ishlab chiqarilishi hozirda Xitoyda birinchi bo'lib, yillik ishlab chiqarish quvvati 3,000 tonnani tashkil etadi.

Doimiy magnit ferrit materiali: 1950-yillarda ferrit gullab-yashnay boshladi. Ayniqsa, 1970-yillarda majburiy kuch va magnit energiya mashinasida yaxshiroq ishlashga ega bo'lgan stronsiy ferrit ko'p miqdorda ishlab chiqarishga kiritildi va doimiy magnit ferritdan foydalanish tez sur'atlarda kengaytirildi. Metall bo'lmagan magnit material sifatida ferrit oson oksidlanish, past Curie harorati va metall doimiy magnit materiallarning yuqori narxining kamchiliklariga ega emas, shuning uchun u juda mashhur.

Samarium kobalt materiali: 1960-yillarning o'rtalarida paydo bo'lgan ajoyib magnit xususiyatlarga ega doimiy magnit material va uning ishlashi juda barqaror. Samarium kobalti magnit xususiyatlariga ko'ra motorlar ishlab chiqarish uchun ayniqsa mos keladi, lekin uning yuqori narxi tufayli u asosan aviatsiya, aerokosmik, qurol va boshqa harbiy motorlar va yuqori samarali motorlarni tadqiq qilish va rivojlantirishda qo'llaniladi, bu erda narx asosiy omil bo'lmagan yuqori texnologiyali sohalarda.

NdFeB materiali: NdFeB magnit materiali neodimiy, temir oksidi va boshqalarning qotishmasi bo'lib, magnit po'lat sifatida ham tanilgan. U juda yuqori magnit energiya mahsuloti va majburlash kuchiga ega va shu bilan birga yuqori energiya zichligining afzalliklari NdFeB doimiy magnit materiallarini zamonaviy sanoat va elektron texnologiyalarda keng qo'llaniladi. Hajmi, vazni va qalinligini kamaytirish mumkin. Uning tarkibida ko'p neodimiy va temir borligi sababli, zanglash oson. Yuzaki kimyoviy passivatsiya hozirgi vaqtda eng yaxshi echimlardan biridir.

Magnit po'latning ishlashi va vosita ishlashi o'rtasidagi bog'liqlik

1. Qoldiq magnitlanishning ta'siri

DC motorlar uchun bir xil o'rash parametrlari va sinov sharoitida, remanentlik qanchalik yuqori bo'lsa, yuk bo'sh tezligi past bo'ladi va yuksiz oqim past bo'ladi; maksimal moment qanchalik katta bo'lsa, eng yuqori samaradorlik nuqtasida samaradorlik shunchalik yuqori bo'ladi. Haqiqiy sinovda, odatda, magnit po'latning barqarorlik standartini baholash uchun yuksiz tezlik darajasi va maksimal momentning o'lchami qo'llaniladi.

Xuddi shu o'rash parametrlari va elektr parametrlari uchun remanensiya qanchalik yuqori bo'lsa, yuk bo'sh tezligi past bo'ladi va yuksiz oqim pastroq bo'ladi, chunki ishlaydigan vosita nisbatan past tezlikda etarlicha teskari indüktans hosil qiladi. U o'rashga qo'llaniladigan elektromotor kuchning algebraik yig'indisini pasayishiga olib keladigan kuchlanish hosil qiladi.

2. Majburiylikning ta’siri

Dvigatelning ishlashi jarayonida har doim harorat va teskari demagnetizatsiya ta'siri mavjud. Dvigatel dizayni nuqtai nazaridan, majburlash kuchi qanchalik baland bo'lsa, magnit po'latning qalinligi yo'nalishi qanchalik kichik bo'lishi mumkin va majburlash kuchi qanchalik kichik bo'lsa, magnit po'latning qalinligi yo'nalishi qanchalik katta bo'lsa. Biroq, magnit po'latdan ma'lum bir majburlash kuchidan oshib ketgandan so'ng, u foydasiz bo'ladi, chunki dvigatelning boshqa komponentlari bu haroratda barqaror ishlay olmaydi. Majburiylik faqat talablarga javob berishi kerak va standart tavsiya etilgan eksperimental sharoitlarda talablarga javob beradi va resurslarni isrof qilishning hojati yo'q.

3. Kvadratlikning ta’siri

Kvadratlik faqat vosita ishlashini tekshirish samaradorligi egri chizig'ining to'g'riligiga ta'sir qiladi. Dvigatel samaradorligi egri chizig'ining to'g'riligi muhim indeks standarti sifatida ro'yxatga olinmagan bo'lsa-da, tabiiy yo'l sharoitida g'ildirak ichidagi motorning davom etish masofasi uchun juda muhimdir. Turli xil yo'l sharoitlari tufayli vosita har doim maksimal samaradorlik nuqtasida ishlay olmaydi, bu ba'zi motorlarning maksimal samaradorligi yuqori emasligi va davom etish masofasi uzoq bo'lishining sabablaridan biridir. Yaxshi g'ildirakdagi vosita nafaqat yuqori maksimal samaradorlikka ega bo'lishi kerak, balki samaradorlik egri chizig'i imkon qadar darajada bo'lishi kerak va samaradorlikni pasaytirishning nishabi qanchalik kichik bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi. Bu asta-sekin muhim standartga aylanadi, chunki g'ildirakdagi motorlar bozori, texnologiyasi va standartlari etuk.

4. Ishlash izchilligining ta'siri

Mos kelmaydigan remanentlik: ayniqsa yuqori ko'rsatkichlarga ega bo'lganlar bo'lsa ham, bu yaxshi emas. Har bir bir tomonlama magnit maydon segmentining magnit oqimining mos kelmasligi tufayli moment assimetrik bo'lib, tebranish paydo bo'ladi.

Mos kelmaydigan majburlash kuchi: Xususan, alohida mahsulotlarning majburlash kuchi juda past bo'lib, bu teskari demagnetizatsiyaga moyil bo'lib, natijada har bir magnit po'latning mos kelmaydigan magnit oqimi va vosita tebranishiga olib keladi. Bu ta'sir cho'tkasi bo'lmagan motorlar uchun ko'proq namoyon bo'ladi.

Magnit shakli va tolerantlikning vosita ishlashiga ta'siri

1. Magnit po'latning qalinligining ta'siri

Ichki yoki tashqi magnit zanjir o'rnatilganda, qalinligi oshganda, havo bo'shlig'i kamayadi va samarali magnit oqim ortadi. Aniq ishlash shundaki, bir xil qoldiq magnitlanish ostida yuksiz tezlik va yuksiz oqim kamayadi va dvigatelning maksimal samaradorligi pasayadi. Shu bilan birga, motorning kommutatsion tebranishini kuchayishi va motorning nisbatan keskinroq samaradorlik egri chizig'i kabi salbiy jihatlar ham mavjud. Shuning uchun, tebranishlarni kamaytirish uchun vosita magnitlarining qalinligi iloji boricha izchil bo'lishi kerak.

2. Magnit po'latning kengligining ta'siri

Yopiq qadoqlangan cho'tkasiz motor magnitlari uchun umumiy yig'ma bo'shliq 0.5 mm dan oshmasligi kerak. Agar u juda kichik bo'lsa, uni o'rnatib bo'lmaydi. Agar u juda katta bo'lsa, bu vosita tebranishiga va samaradorlikni pasayishiga olib keladi. Buning sababi, pozitsiya va magnit. Po'latning haqiqiy holati mos kelmaydi va kenglikning mustahkamligi ta'minlanishi kerak, aks holda vosita past samaradorlik va katta tebranishga ega.

Cho'tkali motorlar uchun magnitlar o'rtasida ma'lum bir bo'shliq mavjud bo'lib, u mexanik kommutatsiya o'tish zonasi uchun ajratilgan. Bo'shliq mavjud bo'lsa-da, ko'pchilik ishlab chiqaruvchilar vosita magnitining aniq o'rnatish holatini ta'minlash uchun o'rnatishning aniqligini ta'minlash uchun qattiq magnit po'latdan o'rnatish tartib-qoidalariga ega. Magnit po'latning kengligi oshib ketgan bo'lsa, u o'rnatilmaydi; magnit po'latning kengligi juda kichik bo'lsa, magnit po'latning joylashishi noto'g'ri bo'ladi, vosita tebranishi kuchayadi va samaradorlik pasayadi.

3. Magnit po'latdan qirqish o'lchami va paxsa bo'lmagan ta'siri

Agar burchak chayqalmagan bo'lsa, dvigatelning magnit maydonining chetida magnit maydonning o'zgarish tezligi katta bo'lib, dvigatelning impuls tebranishiga sabab bo'ladi. Pasni kesish burchagi qanchalik katta bo'lsa, tebranish shunchalik kichik bo'ladi. Biroq, pahlarni kesish odatda magnit oqimning ma'lum bir yo'qolishiga ega. Ba'zi spetsifikatsiyalar uchun pah 0.8 ga yetganda, magnit oqimning yo'qolishi 0.5 ~ 1.5% ni tashkil qiladi. Cho'tkasi bo'lgan dvigatelning qoldig'i past bo'lsa, pah hajmini mos ravishda qisqartirish qoldiqni qoplash uchun foydali bo'ladi, lekin dvigatelning impuls tebranishi ortadi. Umuman olganda, remanentlik past bo'lsa, uzunlik yo'nalishi bo'yicha bardoshlik mos ravishda kengaytirilishi mumkin, bu esa samarali magnit oqimni ma'lum darajada yaxshilaydi va vosita ishini asosan o'zgarmas qiladi.

Doimiy magnitlangan motorlar uchun ehtiyot choralari

1. Magnit zanjirning tuzilishi va konstruktiv hisobi

Har xil doimiy magnitlangan materiallarning magnit xususiyatlariga, ayniqsa noyob tuproqli doimiy magnitlarning ajoyib magnit xususiyatlariga to'liq o'ynash va tejamkor doimiy magnitli motorlarni ishlab chiqarish uchun an'anaviy doimiy magnitlangan motorlar yoki elektr qo'zg'atuvchi motorlarning tuzilishi va dizayn hisoblash usullarini oddiygina qo'llash mumkin emas. Yangi dizayn kontseptsiyasini o'rnatish kerak, magnit zanjir strukturasini qayta tahlil qilish va takomillashtirish kerak. Kompyuter texnikasi va dasturiy ta'minot texnologiyasining jadal rivojlanishi, shuningdek, elektromagnit maydonni raqamli hisoblash, optimallashtirish dizayni va simulyatsiya texnologiyasi kabi zamonaviy dizayn usullarini doimiy ravishda takomillashtirish bilan, elektr motorlari akademiyasi va muhandislik doiralarining birgalikdagi sa'y-harakatlari bilan u dizayn nazariyasida keng qo'llanildi. Hisoblash usullari, strukturaviy texnologiya va nazorat qilish texnologiyasi va boshqalarda katta yutuqlarga erishildi va elektromagnit maydonning raqamli hisobi va ekvivalent magnit zanjirning analitik yechimini birlashtirgan tahlil va tadqiqot usullari va kompyuter yordamida tahlil qilish va loyihalash dasturlari shakllantirildi va doimiy ravishda takomillashtirilmoqda.

2. Nazorat masalalari

Doimiy magnitlangan vosita o'zining magnit maydonini tashqi energiyasiz saqlab turishi mumkin, ammo u magnit maydonini tashqi tomondan sozlash va boshqarishni juda qiyinlashtiradi. Doimiy magnit generatorning chiqish kuchlanishini va quvvat omilini tashqaridan sozlash qiyin va doimiy magnitlangan shahar mexanizmi endi qo'zg'alish usulini o'zgartirib, tezligini sozlay olmaydi. Bular doimiy magnitlangan motorlarning qo'llash doirasini cheklaydi. Biroq, quvvat elektron qurilmalari va MOSFET va IGBT kabi boshqaruv texnologiyalarining jadal rivojlanishi bilan doimiy magnitlangan motorlarning ko'pchiligi dala nazoratisiz va faqat armatura nazorati bilan ishlatilishi mumkin. Loyihalashda doimiy magnitlangan vosita yangi ish sharoitida ishlashi uchun noyob tuproqli doimiy magnit materiallarning uchta yangi texnologiyasini, quvvat elektron qurilmalarini va mikrokompyuterni boshqarishni birlashtirish kerak.

3. Qaytmas demagnetizatsiya muammosi

Agar dizayn yoki foydalanish noto'g'ri bo'lsa, doimiy magnitlangan vosita harorat juda yuqori (NdFeB doimiy magnit) yoki juda past (ferrit doimiy magnit) yoki kuchli mexanik tebranish mavjud bo'lganda, oqim oqimidan kelib chiqqan armatura reaktsiyasi ta'sirida bo'ladi. Shuning uchun, dvigatel ishlab chiqaruvchilari uchun mos bo'lgan doimiy magnitlangan materiallarning issiqlik barqarorligini tekshirish usullari va asboblarini tadqiq qilish va ishlab chiqish, shuningdek, dizayn va ishlab chiqarish jarayonida tegishli choralarni ko'rish uchun turli konstruktiv shakllarning magnitsizlanishga qarshi imkoniyatlarini tahlil qilish kerak. Doimiy magnitlangan motorlar magnitligini yo'qotmaydi.

4. Xarajat masalalari

Ferrit doimiy magnitli motorlar, ayniqsa miniatyura doimiy magnit DC motorlari oddiy tuzilishi va jarayoni, kam og'irligi va odatda elektr qo'zg'atuvchi motorlarga qaraganda umumiy narxining pastligi tufayli keng qo'llanilgan. Noyob tuproqli doimiy magnitlar hozirgi vaqtda nisbatan qimmat bo'lganligi sababli, noyob tuproqli doimiy magnitli motorlarning narxi odatda elektr qo'zg'atuvchi motorlarga qaraganda yuqori, bu uning yuqori ishlashi va operatsion xarajatlarini tejash bilan qoplanishi kerak. Ba'zi hollarda, masalan, kompyuter disk drayverlarining ovozli lasan motorlari, NdFeB doimiy magnitlarining ishlashi yaxshilanadi, hajm va massa sezilarli darajada kamayadi va umumiy xarajat kamayadi. Dizaynda tanlovni tanlash uchun muayyan foydalanish holatlari va talablariga muvofiq ishlash va narxni solishtirish, shuningdek, xarajatlarni kamaytirish uchun strukturaviy jarayon va dizaynni optimallashtirishni yangilash kerak.