स्थायी चुंबक मोटरों का “कोर” – स्थायी चुंबक

स्थायी चुंबक मोटरों का विकास स्थायी चुंबक पदार्थों के विकास से निकटता से जुड़ा हुआ है। चीन दुनिया का पहला देश है जिसने स्थायी चुंबक पदार्थों के चुंबकीय गुणों की खोज की और उन्हें व्यवहार में लागू किया। 2,000 साल से भी पहले, चीन ने स्थायी चुंबक पदार्थों के चुंबकीय गुणों का उपयोग कम्पास बनाने के लिए किया था, जिसने नेविगेशन, सैन्य और अन्य क्षेत्रों में बहुत बड़ी भूमिका निभाई और प्राचीन चीन के चार महान आविष्कारों में से एक बन गया।

दुनिया की पहली मोटर, जो 1920 के दशक में आई थी, एक स्थायी चुंबक मोटर थी जो उत्तेजन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए स्थायी चुंबकों का उपयोग करती थी। हालाँकि, उस समय प्रयुक्त स्थायी चुंबक पदार्थ प्राकृतिक मैग्नेटाइट (Fe3O4) था, जिसका चुंबकीय ऊर्जा घनत्व बहुत कम था। इससे बनी मोटर आकार में बड़ी होती थी और जल्द ही विद्युत उत्तेजन मोटर ने उसकी जगह ले ली।

विभिन्न मोटरों के तेजी से विकास और वर्तमान चुंबकीयकरणकर्ताओं के आविष्कार के साथ, लोगों ने स्थायी चुंबकीय सामग्रियों के तंत्र, संरचना और विनिर्माण प्रौद्योगिकी पर गहन शोध किया है, और क्रमिक रूप से विभिन्न प्रकार की स्थायी चुंबकीय सामग्रियों जैसे कार्बन स्टील, टंगस्टन स्टील (लगभग 2.7 kJ/m3 का अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद), और कोबाल्ट स्टील (लगभग 7.2 kJ/m3 का अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद) की खोज की है।

विशेष रूप से, 1930 के दशक में एल्युमिनियम-निकल-कोबाल्ट स्थायी चुम्बकों (जिनकी अधिकतम चुम्बकीय ऊर्जा 85 kJ/m3 तक पहुँच सकती है) और 1950 के दशक में फेराइट स्थायी चुम्बकों (जिनकी अधिकतम चुम्बकीय ऊर्जा 40 kJ/m3 तक पहुँच सकती है) के आगमन से चुम्बकीय गुणों में उल्लेखनीय सुधार हुआ है, और विभिन्न सूक्ष्म एवं लघु मोटरों में स्थायी चुम्बक उत्तेजन का उपयोग होने लगा है। स्थायी चुम्बक मोटरों की शक्ति कुछ मिलीवाट से लेकर दसियों किलोवाट तक होती है। इनका व्यापक रूप से सैन्य, औद्योगिक और कृषि उत्पादन तथा दैनिक जीवन में उपयोग किया जाता है, और इनके उत्पादन में नाटकीय रूप से वृद्धि हुई है।

इसी प्रकार, इस अवधि के दौरान, स्थायी चुंबक मोटरों के डिज़ाइन सिद्धांत, गणना विधियों, चुंबकत्व और निर्माण तकनीक में अभूतपूर्व प्रगति हुई है, जिससे स्थायी चुंबक कार्य आरेख विधि द्वारा दर्शाए गए विश्लेषण और अनुसंधान विधियों का एक समूह तैयार हुआ है। हालाँकि, AlNiCo स्थायी चुम्बकों का निग्राही बल कम (36-160 kA/m) होता है, और फेराइट स्थायी चुम्बकों का अवशिष्ट चुंबकीय घनत्व अधिक नहीं (0.2-0.44 T) होता है, जो मोटरों में उनके अनुप्रयोग क्षेत्र को सीमित करता है।

1960 और 1980 के दशक तक दुर्लभ मृदा कोबाल्ट स्थायी चुम्बक और नियोडिमियम आयरन बोरॉन स्थायी चुम्बक (जिन्हें सामूहिक रूप से दुर्लभ मृदा स्थायी चुम्बक कहा जाता है) एक के बाद एक सामने आए। उच्च अवशिष्ट चुम्बकीय घनत्व, उच्च निग्राही बल, उच्च चुम्बकीय ऊर्जा उत्पाद और रैखिक विचुम्बकीकरण वक्र जैसे उनके उत्कृष्ट चुम्बकीय गुण मोटर निर्माण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं, जिससे स्थायी चुंबक मोटरों का विकास एक नए ऐतिहासिक काल में प्रवेश कर रहा है।

1.स्थायी चुंबकीय सामग्री

मोटरों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले स्थायी चुंबक सामग्रियों में सिंटर किए गए चुंबक और बंधित चुंबक शामिल हैं, मुख्य प्रकार एल्यूमीनियम निकल कोबाल्ट, फेराइट, समैरियम कोबाल्ट, नियोडिमियम आयरन बोरॉन आदि हैं।

अल्निको: अल्निको स्थायी चुंबक सामग्री सबसे पहले व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली स्थायी चुंबक सामग्री में से एक है, और इसकी तैयारी प्रक्रिया और तकनीक अपेक्षाकृत परिपक्व है।

स्थायी फेराइट: 1950 के दशक में, फेराइट का विकास शुरू हुआ, खासकर 1970 के दशक में, जब अच्छी प्रतिरोधकता और चुंबकीय ऊर्जा प्रदर्शन वाले स्ट्रोंटियम फेराइट का बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू हुआ, जिससे स्थायी फेराइट के उपयोग का तेज़ी से विस्तार हुआ। एक अधात्विक चुंबकीय पदार्थ के रूप में, फेराइट में आसान ऑक्सीकरण, कम क्यूरी तापमान और धातु स्थायी चुंबक सामग्री की उच्च लागत जैसी कमियाँ नहीं होती हैं, इसलिए यह बहुत लोकप्रिय है।

सैमरियम कोबाल्ट: उत्कृष्ट चुंबकीय गुणों वाला एक स्थायी चुंबक पदार्थ जो 1960 के दशक के मध्य में उभरा और जिसका प्रदर्शन बहुत स्थिर है। सैमरियम कोबाल्ट चुंबकीय गुणों की दृष्टि से मोटर निर्माण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, लेकिन इसकी ऊँची कीमत के कारण, इसका उपयोग मुख्य रूप से विमानन, एयरोस्पेस और हथियारों जैसे सैन्य मोटरों के अनुसंधान और विकास में, और उच्च तकनीक वाले क्षेत्रों में मोटरों में किया जाता है जहाँ उच्च प्रदर्शन और कीमत मुख्य कारक नहीं हैं।

एनडीएफईबी: एनडीएफईबी चुंबकीय पदार्थ नियोडिमियम, आयरन ऑक्साइड आदि का एक मिश्र धातु है, जिसे चुंबकीय स्टील भी कहा जाता है। इसमें अत्यधिक उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पादन और निग्राही बल होता है। साथ ही, उच्च ऊर्जा घनत्व के लाभ एनडीएफईबी स्थायी चुंबक पदार्थ को आधुनिक उद्योग और इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिससे उपकरणों, विद्युत-ध्वनिक मोटरों, चुंबकीय पृथक्करण और चुंबकीयकरण जैसे उपकरणों को छोटा, हल्का और पतला करना संभव हो जाता है। क्योंकि इसमें बड़ी मात्रा में नियोडिमियम और लोहा होता है, इसलिए इसमें जंग लगना आसान होता है। सतही रासायनिक निष्क्रियता वर्तमान में सर्वोत्तम समाधानों में से एक है।

संक्षारण प्रतिरोध, अधिकतम परिचालन तापमान, प्रसंस्करण प्रदर्शन, विचुंबकन वक्र आकार,

मोटरों के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली स्थायी चुंबक सामग्री की कीमत और तुलना (चित्र)

2.मोटर प्रदर्शन पर चुंबकीय स्टील के आकार और सहनशीलता का प्रभाव

1. चुंबकीय स्टील की मोटाई का प्रभाव

जब आंतरिक या बाह्य चुंबकीय परिपथ स्थिर होता है, तो मोटाई बढ़ने पर वायु अंतराल कम हो जाता है और प्रभावी चुंबकीय प्रवाह बढ़ जाता है। इसका स्पष्ट उदाहरण यह है कि समान अवशिष्ट चुंबकत्व के अंतर्गत बिना भार की गति कम हो जाती है और बिना भार की धारा कम हो जाती है, और मोटर की अधिकतम दक्षता बढ़ जाती है। हालाँकि, इसके कुछ नुकसान भी हैं, जैसे मोटर का कम्यूटेशन कंपन बढ़ जाता है और मोटर का दक्षता वक्र अपेक्षाकृत अधिक तीव्र हो जाता है। इसलिए, कंपन को कम करने के लिए मोटर चुंबकीय स्टील की मोटाई यथासंभव एकसमान होनी चाहिए।

2.चुंबकीय स्टील की चौड़ाई का प्रभाव

निकट दूरी वाले ब्रशलेस मोटर चुम्बकों के लिए, कुल संचयी अंतराल 0.5 मिमी से अधिक नहीं होना चाहिए। यदि यह बहुत छोटा है, तो इसे स्थापित नहीं किया जाएगा। यदि यह बहुत बड़ा है, तो मोटर कंपन करेगी और दक्षता कम हो जाएगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि चुंबक की स्थिति मापने वाले हॉल तत्व की स्थिति चुंबक की वास्तविक स्थिति के अनुरूप नहीं होती है, और चौड़ाई एक समान होनी चाहिए, अन्यथा मोटर की दक्षता कम होगी और कंपन अधिक होगा।

ब्रश मोटरों के लिए, चुम्बकों के बीच एक निश्चित अंतराल होता है, जो यांत्रिक परिवर्तन संक्रमण क्षेत्र के लिए आरक्षित होता है। हालाँकि अंतराल होता है, फिर भी अधिकांश निर्माता मोटर चुम्बक की सटीक स्थापना स्थिति सुनिश्चित करने के लिए स्थापना की सटीकता सुनिश्चित करने हेतु सख्त चुम्बक स्थापना प्रक्रियाएँ अपनाते हैं। यदि चुम्बक की चौड़ाई इससे अधिक हो, तो उसे स्थापित नहीं किया जाएगा; यदि चुम्बक की चौड़ाई बहुत कम है, तो चुम्बक का संरेखण गड़बड़ा जाएगा, मोटर अधिक कंपन करेगी, और दक्षता कम हो जाएगी।

3.चुंबकीय स्टील चम्फर आकार और गैर-चम्फर का प्रभाव

यदि चैम्फरिंग नहीं की जाती है, तो मोटर के चुंबकीय क्षेत्र के किनारे पर चुंबकीय क्षेत्र के परिवर्तन की दर बड़ी होगी, जिससे मोटर का स्पंदन होगा। चैम्फरिंग जितना बड़ा होगा, कंपन उतना ही कम होगा। हालाँकि, चैम्फरिंग से आम तौर पर चुंबकीय प्रवाह में एक निश्चित हानि होती है। कुछ विशिष्टताओं के लिए, जब चैम्फरिंग 0.8 होती है, तो चुंबकीय प्रवाह हानि 0.5 ~ 1.5% होती है। कम अवशिष्ट चुंबकत्व वाले ब्रश मोटर्स के लिए, चैम्फरिंग के आकार को उचित रूप से कम करने से अवशिष्ट चुंबकत्व की भरपाई करने में मदद मिलेगी, लेकिन मोटर का स्पंदन बढ़ जाएगा। सामान्यतया, जब अवशिष्ट चुंबकत्व कम होता है, तो लंबाई की दिशा में सहनशीलता को उचित रूप से बढ़ाया जा सकता है, जिससे प्रभावी चुंबकीय प्रवाह एक निश्चित सीमा तक बढ़ सकता है और मोटर का प्रदर्शन मूल रूप से अपरिवर्तित रह सकता है।

3.स्थायी चुंबक मोटरों पर नोट्स

1. चुंबकीय सर्किट संरचना और डिजाइन गणना

विभिन्न स्थायी चुंबक सामग्रियों के चुंबकीय गुणों, विशेष रूप से दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबकों के उत्कृष्ट चुंबकीय गुणों का पूर्ण उपयोग करने और लागत-प्रभावी स्थायी चुंबक मोटरों के निर्माण के लिए, पारंपरिक स्थायी चुंबक मोटरों या विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना मोटरों की संरचना और डिजाइन गणना विधियों को लागू करना संभव नहीं है। चुंबकीय परिपथ संरचना का पुनः विश्लेषण और सुधार करने के लिए नई डिजाइन अवधारणाएँ स्थापित की जानी चाहिए। कंप्यूटर हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ-साथ विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र संख्यात्मक गणना, अनुकूलन डिजाइन और सिमुलेशन प्रौद्योगिकी जैसे आधुनिक डिजाइन विधियों के निरंतर सुधार और मोटर शैक्षणिक और इंजीनियरिंग समुदायों के संयुक्त प्रयासों के माध्यम से, स्थायी चुंबक मोटरों के डिजाइन सिद्धांत, गणना विधियों, संरचनात्मक प्रक्रियाओं और नियंत्रण प्रौद्योगिकियों में सफलताएँ मिली हैं, जिससे विश्लेषण और अनुसंधान विधियों और कंप्यूटर-सहायता प्राप्त विश्लेषण और डिजाइन सॉफ्टवेयर का एक पूरा सेट तैयार हुआ है जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र संख्यात्मक गणना और समकक्ष चुंबकीय परिपथ विश्लेषणात्मक समाधान को जोड़ता है, और इसमें लगातार सुधार किया जा रहा है।

2. अपरिवर्तनीय विचुंबकन समस्या

यदि डिज़ाइन या उपयोग अनुचित है, तो स्थायी चुंबक मोटर, तापमान बहुत अधिक (NdFeB स्थायी चुंबक) या बहुत कम (फेराइट स्थायी चुंबक), प्रभाव धारा से उत्पन्न आर्मेचर प्रतिक्रिया, या तीव्र यांत्रिक कंपन के तहत, अपरिवर्तनीय विचुंबकन या विचुंबकन उत्पन्न कर सकती है, जिससे मोटर का प्रदर्शन कम हो जाएगा और यहाँ तक कि यह अनुपयोगी भी हो जाएगी। इसलिए, स्थायी चुंबक सामग्री की तापीय स्थिरता की जाँच करने और विभिन्न संरचनात्मक रूपों की विचुंबकन-रोधी क्षमताओं का विश्लेषण करने के लिए मोटर निर्माताओं के लिए उपयुक्त विधियों और उपकरणों का अध्ययन और विकास करना आवश्यक है, ताकि डिज़ाइन और निर्माण के दौरान संगत उपाय किए जा सकें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि स्थायी चुंबक मोटर चुंबकत्व न खोए।

3. लागत संबंधी मुद्दे

चूँकि दुर्लभ मृदा स्थायी चुम्बक अभी भी अपेक्षाकृत महंगे हैं, इसलिए दुर्लभ मृदा स्थायी चुम्बक मोटरों की लागत आमतौर पर विद्युत उत्तेजन मोटरों की तुलना में अधिक होती है, जिसकी भरपाई इसके उच्च प्रदर्शन और परिचालन लागत में बचत द्वारा की जानी चाहिए। कुछ अवसरों पर, जैसे कंप्यूटर डिस्क ड्राइव के लिए वॉइस कॉइल मोटर, NdFeB स्थायी चुम्बकों के उपयोग से प्रदर्शन में सुधार होता है, आयतन और द्रव्यमान में उल्लेखनीय कमी आती है, और कुल लागत कम होती है। डिज़ाइन करते समय, विशिष्ट उपयोग के अवसरों और आवश्यकताओं के आधार पर प्रदर्शन और कीमत की तुलना करना, और लागत कम करने के लिए संरचनात्मक प्रक्रियाओं में नवीनता लाना और डिज़ाइनों को अनुकूलित करना आवश्यक है।

अनहुई मिंगटेंग स्थायी चुंबक इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरण कं, लिमिटेड (https://www.mingtengmotor.com/) स्थायी चुंबक मोटर चुंबकीय स्टील की विचुंबकन दर प्रति वर्ष एक हजारवें से अधिक नहीं है।

हमारी कंपनी के स्थायी चुंबक मोटर रोटर की स्थायी चुंबक सामग्री उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद और उच्च आंतरिक निग्राही sintered NdFeB को अपनाती है, और पारंपरिक ग्रेड N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, आदि हैं। एक उदाहरण के रूप में, हमारी कंपनी के आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले ग्रेड N38SH को लें: 38- 38MGOe के अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद का प्रतिनिधित्व करता है; SH 150 ℃ के अधिकतम तापमान प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है। UH का अधिकतम तापमान प्रतिरोध 180 ℃ है। कंपनी ने चुंबकीय स्टील असेंबली के लिए पेशेवर टूलींग और गाइड फिक्स्चर डिज़ाइन किए हैं, और उचित तरीकों से इकट्ठे चुंबकीय स्टील की ध्रुवता का गुणात्मक विश्लेषण किया है

कॉपीराइट: यह लेख WeChat के सार्वजनिक अंक "आज की मोटर" का पुनर्मुद्रण है, मूल लिंक https://mp.weixin.qq.com/s/zZn3UsYZeDwicEDwIdsbPg

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