स्थायी चुंबक मोटरों का “कोर” – स्थायी चुंबक

स्थायी चुंबक मोटरों का विकास स्थायी चुंबक सामग्री के विकास से निकटता से संबंधित है। चीन दुनिया का पहला देश है जिसने स्थायी चुंबक सामग्री के चुंबकीय गुणों की खोज की और उन्हें व्यवहार में लागू किया। 2,000 साल से भी पहले, चीन ने स्थायी चुंबक सामग्री 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 उत्तेजना चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए स्थायी चुंबकों का उपयोग करती थी। हालाँकि, उस समय इस्तेमाल की जाने वाली स्थायी चुंबक सामग्री प्राकृतिक मैग्नेटाइट (Fe3O4) थी, जिसमें बहुत कम चुंबकीय ऊर्जा घनत्व था। इससे बनी मोटर आकार में बड़ी थी और जल्द ही इसे इलेक्ट्रिक उत्तेजना मोटर द्वारा बदल दिया गया।

विभिन्न मोटरों के तेजी से विकास और वर्तमान चुंबकीयकरण 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 निकेल कोबाल्ट स्थायी चुंबकों (अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद 85 kJ/m3 तक पहुँच सकता है) और 1950 के दशक में फेराइट स्थायी चुंबकों (अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद 40 kJ/m3 तक पहुँच सकता है) के आगमन ने चुंबकीय गुणों में बहुत सुधार किया है, और विभिन्न सूक्ष्म और छोटे मोटर्स ने स्थायी चुंबक उत्तेजना का उपयोग करना शुरू कर दिया है। स्थायी चुंबक मोटर्स की शक्ति कुछ मिलीवाट से लेकर दसियों किलोवाट तक होती है। इनका व्यापक रूप से सैन्य, औद्योगिक और कृषि उत्पादन और दैनिक जीवन में उपयोग किया जाता है, और इनका उत्पादन नाटकीय रूप से बढ़ गया है।

इसी प्रकार, इस अवधि के दौरान, स्थायी चुंबक मोटरों के डिजाइन सिद्धांत, गणना विधियों, चुंबकत्व और विनिर्माण प्रौद्योगिकी में सफलताएं हासिल की गई हैं, जो स्थायी चुंबक कार्य आरेख आरेख विधि द्वारा दर्शाए गए विश्लेषण और अनुसंधान विधियों का एक सेट बनाती हैं। हालांकि, AlNiCo स्थायी चुंबकों का बाध्यकारी बल कम (36-160 kA/m) है, और फेराइट स्थायी चुंबकों का अवशिष्ट चुंबकीय घनत्व अधिक नहीं है (0.2-0.44 T), जो मोटरों में उनके अनुप्रयोग सीमा को सीमित करता है।

1960 और 1980 के दशक तक दुर्लभ पृथ्वी कोबाल्ट स्थायी चुंबक और नियोडिमियम आयरन बोरॉन स्थायी चुंबक (सामूहिक रूप से दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक के रूप में संदर्भित) एक के बाद एक सामने आए। उच्च अवशिष्ट चुंबकीय घनत्व, उच्च बाध्यकारी बल, उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद और रैखिक विचुंबकीकरण वक्र के उनके उत्कृष्ट चुंबकीय गुण विशेष रूप से मोटरों के निर्माण के लिए उपयुक्त हैं, इस प्रकार स्थायी चुंबक मोटरों के विकास को एक नए ऐतिहासिक काल में प्रवेश कराया।

1.स्थायी चुंबकीय सामग्री

मोटरों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले स्थायी चुंबक सामग्रियों में सिन्टर 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 शुरुआती व्यापक रूप से इस्तेमाल 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 सहनशीलता और चुंबकीय ऊर्जा प्रदर्शन वाले स्ट्रोंटियम फेराइट को बड़ी मात्रा में उत्पादन में लगाया गया, जिससे स्थायी फेराइट के उपयोग का तेजी से विस्तार हुआ। एक गैर-धातु चुंबकीय सामग्री के रूप में, फेराइट में आसान ऑक्सीकरण, कम क्यूरी तापमान और धातु स्थायी चुंबक सामग्री की उच्च लागत के नुकसान नहीं होते 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 इसका प्रदर्शन बहुत स्थिर है। सैमरियम कोबाल्ट चुंबकीय गुणों के मामले में मोटरों के निर्माण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, लेकिन इसकी उच्च कीमत के कारण, इसका उपयोग मुख्य रूप से विमानन, एयरोस्पेस और हथियारों जैसे सैन्य मोटरों के अनुसंधान और विकास में किया जाता है, और उच्च तकनीक वाले क्षेत्रों में मोटरों में जहां उच्च प्रदर्शन और कीमत मुख्य कारक नहीं हैं।

NdFeB: NdFeB चुंबकीय पदार्थ नियोडिमियम, आयरन ऑक्साइड आदि का मिश्र धातु है, जिसे चुंबकीय स्टील भी कहा जाता है। इसमें अत्यधिक उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद और बलवर्धक बल होता है। साथ ही, उच्च ऊर्जा घनत्व के फायदे NdFeB स्थायी चुंबक सामग्री को आधुनिक उद्योग और इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी में व्यापक रूप से उपयोग करते हैं, जिससे उपकरणों, इलेक्ट्रोएकॉस्टिक मोटर्स, 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। सतह रासायनिक निष्क्रियता वर्तमान में सबसे अच्छे समाधानों में से एक है।

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

मोटरों के लिए आमतौर पर इस्तेमाल 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 बाहरी चुंबकीय सर्किट तय हो जाता है, तो हवा का अंतर कम हो जाता है और मोटाई बढ़ने पर प्रभावी चुंबकीय प्रवाह बढ़ जाता है। स्पष्ट अभिव्यक्ति यह है कि बिना लोड की गति कम हो जाती है और बिना लोड की धारा उसी अवशिष्ट चुंबकत्व के तहत कम हो जाती है, और मोटर की अधिकतम दक्षता बढ़ जाती है। हालांकि, इसके नुकसान भी हैं, जैसे मोटर के कम्यूटेशन कंपन में वृद्धि और मोटर की अपेक्षाकृत अधिक दक्षता वक्र। इसलिए, कंपन को कम करने के लिए मोटर चुंबकीय स्टील की मोटाई यथासंभव सुसंगत होनी चाहिए।

2.चुंबकीय स्टील की चौड़ाई का प्रभाव

निकट दूरी वाले ब्रशलेस मोटर मैग्नेट के लिए, कुल संचयी अंतर 0.5 मिमी से अधिक नहीं हो सकता है। यदि यह बहुत छोटा है, तो इसे स्थापित नहीं किया जाएगा। यदि यह बहुत बड़ा है, तो मोटर कंपन करेगा और दक्षता कम करेगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि चुंबक की स्थिति को मापने वाले हॉल तत्व की स्थिति चुंबक की वास्तविक स्थिति के अनुरूप नहीं है, और चौड़ाई सुसंगत होनी चाहिए, अन्यथा मोटर में कम दक्षता और बड़ा कंपन होगा।

ब्रश मोटर के लिए, चुम्बकों के बीच एक निश्चित अंतराल होता है, जो यांत्रिक कम्यूटेशन संक्रमण क्षेत्र के लिए आरक्षित होता है। हालांकि एक अंतराल है, अधिकांश निर्माताओं के पास मोटर चुंबक की सटीक स्थापना स्थिति सुनिश्चित करने के लिए स्थापना सटीकता सुनिश्चित करने के लिए सख्त चुंबक स्थापना प्रक्रियाएं हैं। यदि चुंबक की चौड़ाई अधिक है, तो इसे स्थापित नहीं किया जाएगा; यदि चुंबक की चौड़ाई बहुत छोटी है, तो यह चुंबक को गलत तरीके से संरेखित करने का कारण बनेगा, मोटर अधिक कंपन करेगी, और दक्षता कम हो जाएगी।

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

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

3.स्थायी चुंबक मोटर 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 को पूर्ण रूप से निभाने 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 सर्किट संरचना का पुनः विश्लेषण और सुधार करने के लिए नई डिजाइन अवधारणाओं की स्थापना 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 अकादमिक और इंजीनियरिंग समुदायों के संयुक्त प्रयासों के माध्यम से, स्थायी चुंबक मोटरों के डिजाइन सिद्धांत, गणना विधियों, संरचनात्मक प्रक्रियाओं और नियंत्रण प्रौद्योगिकियों में सफलताएं मिली हैं, विश्लेषण और अनुसंधान विधियों और कंप्यूटर-सहायता प्राप्त विश्लेषण और डिजाइन सॉफ्टवेयर का एक पूरा सेट बना है जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र संख्यात्मक गणना और समकक्ष चुंबकीय सर्किट विश्लेषणात्मक समाधान को जोड़ता है, और इसमें लगातार सुधार किया जा रहा है।

2. अपरिवर्तनीय विचुंबकन समस्या

यदि डिजाइन या उपयोग अनुचित है, तो स्थायी चुंबक मोटर अपरिवर्तनीय विचुंबकन या विचुंबकन पैदा कर सकता है, जब तापमान बहुत अधिक (एनडीएफईबी स्थायी चुंबक) या बहुत कम (फेराइट स्थायी चुंबक), प्रभाव धारा के कारण होने वाली आर्मेचर प्रतिक्रिया के तहत, या गंभीर यांत्रिक कंपन के तहत होता है, जो मोटर के प्रदर्शन को कम कर देगा और यहां तक ​​कि इसे अनुपयोगी भी बना देगा। इसलिए, स्थायी चुंबक सामग्री की थर्मल स्थिरता की जांच करने और विभिन्न संरचनात्मक रूपों की एंटी-डिमैग्नेटाइजेशन क्षमताओं का विश्लेषण करने के लिए मोटर निर्माताओं के लिए उपयुक्त तरीकों और उपकरणों का अध्ययन और विकास करना आवश्यक है, ताकि यह सुनिश्चित करने के लिए डिजाइन और विनिर्माण के दौरान संबंधित उपाय किए जा सकें कि स्थायी चुंबक मोटर चुंबकत्व न खोए।

3.लागत संबंधी मुद्दे

चूंकि दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक अभी भी अपेक्षाकृत महंगे हैं, इसलिए दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक मोटर की लागत आम तौर पर इलेक्ट्रिक उत्तेजना मोटर की तुलना में अधिक होती है, जिसकी भरपाई इसके उच्च प्रदर्शन और परिचालन लागत में बचत से की जानी चाहिए। कुछ अवसरों में, जैसे कि कंप्यूटर डिस्क ड्राइव के लिए वॉयस कॉइल मोटर, NdFeB स्थायी चुंबक का उपयोग प्रदर्शन में सुधार करता है, मात्रा और द्रव्यमान को काफी कम करता है, और कुल लागत को कम करता है। डिजाइन करते समय, विशिष्ट उपयोग के अवसरों और आवश्यकताओं के आधार पर प्रदर्शन और कीमत की तुलना करना और संरचनात्मक प्रक्रियाओं को नया बनाना और लागत कम करने के लिए डिजाइन 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 कोरसिविटी 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 डिग्री सेल्सियस के अधिकतम तापमान प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है। UH का अधिकतम तापमान प्रतिरोध 180 डिग्री सेल्सियस है। कंपनी ने चुंबकीय स्टील असेंबली के लिए पेशेवर टूलींग और गाइड फिक्स्चर तैयार किए हैं, और उचित साधनों के साथ इकट्ठे चुंबकीय स्टील की ध्रुवीयता का गुणात्मक विश्लेषण किया है, ताकि प्रत्येक स्लॉट चुंबकीय स्टील का सापेक्ष चुंबकीय प्रवाह मूल्य करीब हो, जो चुंबकीय सर्किट की समरूपता और चुंबकीय स्टील असेंबली की गुणवत्ता सुनिश्चित करता है।

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

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