Was sind Motormagnete?
style="vertical-align: inherit;">Es gibt viele Arten von Motoren, deren Funktionsprinzip das gleiche ist: Beim Aufbau eines Stromkreises entsteht ein Magnetfeld, und die gegenseitige Umwandlung von elektrischer Energie und kinetischer Energie erfolgt durch elektromagnetische Induktion.
Welche Vorteile bietet ein Permanentmagnetmotor?
Der Permanentmagnetmotor ist ein energiesparender Motor mit hohem Wirkungsgrad und einfacher Struktur, dessen Magnetfeld durch permanente Seltenerdmagnete ohne Magnetspule und Erregerstrom gebildet wird. Im Vergleich zum herkömmlichen Erregermotor bietet der Permanentmagnetmotor die bemerkenswerten Vorteile eines einfachen Aufbaus, eines zuverlässigen Betriebs, einer geringen Größe, eines geringen Gewichts, eines geringen Verlusts und eines hohen Wirkungsgrads, der in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Landesverteidigung sowie industrielle und landwirtschaftliche Produktion häufig eingesetzt wird und Alltag. Mit der Entwicklung leistungsstarker Permanentmagnetmaterialien und der rasanten Entwicklung der Steuerungstechnik wird die Anwendung von Permanentmagnetmotoren immer breiter.
Was sind Motormagnete ?
Motormagnete sind Magnete, die in verschiedenen Arten von Motoren und zugehörigen Permanentmagnetrotoren und -statoren eingesetzt werden. Zu den Motormagnetmaterialien gehören Ferrit-Permanentmagnete, AlNiCo-Permanentmagnete, SMCO-Permanentmagnete , NdFeB-Permanentmagnete , usw. Je nach Motorkonstruktionsprinzip und tatsächlicher Anwendung bezieht sich die Form der Motormagnete auf Rechteck, Scheibe, Bogen, Ring, Segment usw.
Welche Beziehung besteht zwischen Motormagneten und Permanentmagnetmotoren?
Die Entwicklung des Permanentmagnetmotors ist eng mit der Entwicklung des Motormagneten verbunden. Der weltweit erste Motor, der in den 1820er Jahren auf den Markt kam, war ein Permanentmagnetmotor, dessen Magnetfeld durch Permanentmagnete gebildet wurde. Das damals verwendete Permanentmagnetmaterial war jedoch natürliches magnetisches Eisenerz (Fe3O4). Aufgrund seiner geringen magnetischen Eigenschaften war der daraus hergestellte Motor relativ sperrig und wurde bald durch einen Erregermotor ersetzt.
Mit der Entwicklung der Wissenschaft und den Anforderungen verschiedener Motoren haben Wissenschaftler eingehende Untersuchungen zum Mechanismus, zur Zusammensetzung und zur Herstellungstechnologie von Permanentmagnetmaterialien durchgeführt und nacheinander Kohlenstoffstahl und Wolframstahl ((BH)max 2,7 kJ/m3) entdeckt. Kobaltstahl ((BH)max 7,2 kJ/m3) und andere Permanentmagnetmaterialien. Verschiedene Mikro- und Kleinmotoren werden wieder aus Permanentmagneten als Magneten hergestellt, insbesondere die AlNiCo-Permanentmagnete in den 1930er Jahren ((BH) max. können bis zu 85 kJ/m3 erreichen) und die Ferrit-Permanentmagnete in den 1950er Jahren ((BH) max. können bis zu 40 kJ/m3 erreichen). /m3) haben eine verbesserte magnetische Eigenschaft. Allerdings ist die Koerzitivfeldstärke von AlNiCo-Permanentmagneten gering (Hcb: 36–160 kA/m) und die Remanenzdichte von Ferrit-Permanentmagneten nicht hoch (Br: 0,2–0,44 T), was ihre Anwendung in Motoren einschränkt. Permanentmagnetmaterialien aus Samarium-Kobalt kamen bis in die 1960er Jahre auf den Markt. Das permanentmagnetische Material der intermetallischen Verbindung SM2CO17 besteht aus dem Seltenerdelement Samarium und den Metallen Kobalt, Zirkonium und Eisen, dessen maximales magnetisches Energieprodukt etwa das 150-fache des Kohlenstoffstahls, das 8- bis 10-fache des permanenten Ferritmagneten und 3 to erreichen kann 5-mal so viel wie Permanentmagnete aus AlNiCo. Mit den Vorteilen hoher Remanenzdichte, hoher Koerzitivfeldstärke, hoher magnetischer Energie, niedrigem Temperaturkoeffizienten und stabiler magnetischer Stärke eignet sich das Permanentmagnetmaterial SM2CO17 sehr gut für die Herstellung von Motoren, insbesondere für Drehmomentmotoren mit niedriger Drehzahl, Anlassermotoren, Sensoren usw Magnetische Systeme wie Magnetlager haben jedoch den Nachteil, dass die Produkte zerbrechlich und teuer sind. Was auch immer die Nachteile sein mögen, das Aufkommen von SMCO-Permanentmagnetmaterialien hat die Entwicklung von Permanentmagnetmotoren in eine neue historische Periode geführt. In den 1980er Jahren kam die dritte Generation von Seltenerd-Permanentmagnetmaterialien auf den Markt, bei denen ND2FE14B die Hauptphase des NdFeB-Permanentmagnetmaterials mit einer geringen Menge an Neodym-reicher Phase ist und eine höhere Remanenz, Koerzitivfeldstärke und ein maximales Energieprodukt aufweist als permanentes Samarium-Kobalt Magnetmaterialien. Es ist das beliebteste Magnetmaterial für Permanentmagnetmotoren mit guten mechanischen Eigenschaften und einer geringen Legierungsdichte, was die Herstellung leichter, dünner, kleiner und ultraminiaturisierter magnetischer Komponenten begünstigt. Aufgrund seines höheren magnetischen Temperaturkoeffizienten und seiner geringeren Korrosionsbeständigkeit ist seine Anwendung bei hohen Temperaturen und rauen Umgebungen jedoch begrenzt.
Welche Vorteile haben Seltenerd-Motormagnete?
Die oben genannten Vorteile von Motormagneten sind: hohe Remanenzdichte, hohe Koerzitivfeldstärke und ein energiereiches Produkt, wodurch die Permanentmagnetmotoren kleiner und leichter werden, während der Motorwirkungsgrad nicht verringert oder sogar erhöht wird. Darüber hinaus verfügen die Seltenerd-Permanentmagnetmotoren im Vergleich zu herkömmlichen Motoren über die Merkmale, dass sie keine Spule und keinen Eisenkern, keinen Energieverlust, keine Erwärmung, eine geringere Größe und ein geringeres Gewicht sowie einen höheren Wirkungsgrad aufweisen, was einen idealen Ersatz für herkömmliche Motoren darstellt. Seltenerd-Permanentmagnetmotoren haben in der Automobilindustrie bereits die herkömmlichen Motoren ersetzt, was das Volumen um 40 bis 70 % reduziert, den Wirkungsgrad um mehr als 50 % erhöht und Kupfer und Strom spart.
Seine bemerkenswerte energiesparende Wirkung und die Vorteile der Reduzierung des CO2-Ausstoßes stehen im Einklang mit dem allgemeinen Trend der Energieeinsparung und des Umweltschutzes in der Welt. Daher ersetzen hocheffiziente Seltenerd-Permanentmagnetmotoren herkömmliche Motoren in großen Mengen und die Nachfrage nach direkt angetriebenen Permanentmagneten, Windkraftanlagen, energiesparenden Haushaltsgeräten, energiesparenden Aufzügen, Inverter-Klimaanlagen, Hybridfahrzeugen usw. Fahrzeuge mit neuer Energie und hocheffiziente Motoren für den Schienenverkehr boomen. Die enorme Nachfrage wächst immer noch, und neue Materialien sind im Hinblick auf die Miniaturisierungsanforderungen für Geräte immer noch nicht verfügbar, wie z. B. Schwingspulenmotoren für Festplatten (VCM), Motoren für optische DVD-Laufwerke/-Player, Vibrationsmotoren für Mobiltelefone sowie kleine und leichte Automobile.
Daher werden Motormagnete aus seltenen Erden derzeit häufig in Motoren verwendet, und die Nachfrage nimmt stark zu.
Wie wählt man Motormagnete aus?
Bei der Auswahl von Motormagneten müssen wir von folgenden Aspekten ausgehen:
Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Leistung des Permanentmagnetmotors und der Remanenz der Motormagnete?
Kurz gesagt: Je größer die Remanenz des Motormagneten ist, desto stärker ist die magnetische Stärke des Magneten. Bei einem Gleichstrom-Permanentmagnetmotor gilt bei gleichen Wicklungsparametern und Testbedingungen: Je höher die Magnetkraft, desto geringer die Leerlaufdrehzahl und der Leerlaufstrom, und je größer das maximale Drehmoment, desto höher der Wirkungsgrad haben. Im eigentlichen Test wird die Standardremanenz der Motormagnete im Allgemeinen anhand der Höhe der Leerlaufdrehzahl und des maximalen Drehmoments beurteilt.
Wie funktioniert die Koerzitivfeldstärke? （Hcj ）Welche Auswirkungen haben die Motormagnete auf die Motorleistung?
Die Arbeitstemperatur beeinflusst den Fortschritt der umgekehrten Entmagnetisierung während des Betriebs. Aus Sicht der Motorkonstruktion gilt: Je höher die Koerzitivkraft des Motormagneten, desto stärker ist die Fähigkeit, der umgekehrten Entmagnetisierung zu widerstehen. Es macht keinen Sinn, eine bestimmte hohe Koerzitivfeldstärke zu bevorzugen, da andere Komponenten des Motors dann nicht mehr funktionieren stabil bei einer höheren Temperatur. Basierend auf der erforderlichen Motorleistung können daher die Herstellungskosten des Motors durch Reduzierung der Dicke der Motormagnete gesenkt werden. Im Gegenteil: Je kleiner die Koerzitivfeldstärke ist, desto größer sollte die Dicke der Magnete sein, um den Widerstand gegen umgekehrte Entmagnetisierung zu erhöhen.
Wie wirkt die Rechtwinkligkeit （Hk/Hcj-RATE ）Welche Auswirkungen haben die Motormagnete auf die Leistung des Motors?
Die Rechtwinkligkeit （Hk/Hcj-RATE ）des Motormagneten bestimmt die Geradlinigkeit der Testkurve der Motorleistung unter extremen Bedingungen. Je besser die Rechtwinkligkeit ist, desto höher ist die Arbeitsgrenze des Motors. Bei gleichen Betriebsgrenzen ist die Stabilität des Motors umso besser, je besser die Rechtwinkligkeit ist. Abhängig von den erforderlichen Einsatzbedingungen werden die Anschaffungskosten von Magneten durch die Reduzierung der Magnetlänge gesenkt.
Welche Auswirkung hat die konstante Leistung der Motormagnete auf Motoren?
Ein Permanentmagnetmotor verfügt normalerweise über mehrere Magnetpaare im Inneren. Wenn die Remanenz jedes Magneten unterschiedlich ist, d. h. der Magnetfluss jedes Magneten ungleichmäßig wird, zittert der Motor aufgrund des asymmetrischen Drehmoments und das Laufgeräusch des Motors ist viel lauter. Wenn die Konstanz der Koerzitivkraft nicht gut ist, insbesondere wenn die Koerzitivkraft einiger Magnete zu niedrig ist, ist die Geschwindigkeit der umgekehrten Entmagnetisierung viel höher und der Motor zittert schließlich, da der Magnetfluss jedes Magneten ungleichmäßig wird
Wie wählt man den Temperaturbeständigkeitsgrad für die Motormagnete aus?
Dies hängt von der tatsächlichen Temperatur der Motorbetriebsumgebung ab und ist in Ordnung, wenn die Temperaturgrenze nicht überschritten wird. Wenn die Arbeitstemperatur über dem Grenzwert liegt, kommt es zur Entmagnetisierung, was zum Ausfall des Motorbetriebs aufgrund des Verschwindens des Magnetfelds führt. Daher ist die Temperaturbeständigkeit von Motormagneten normalerweise höher als die vorgesehene.
Abschluss:
Im Rahmen des weltweiten allgemeinen Trends zur Energieeinsparung und zum Umweltschutz ist die industrielle Produktion von Seltenerd-Permanentmotormagneten mit hoher Remanenzdichte, hoher Koerzitivfeldstärke und hoher Magnetstärke eine wichtige Voraussetzung für den großtechnischen Einsatz von Permanentmagnetmotoren.
21. April 2022 Gepostet von Mag Spring ® – Experte für grüne magnetische Lösungen
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