Motor ve Kalıcı Mıknatıs

Kalıcı mıknatıs motorları, uyarma bobinlerine veya uyarma akımına ihtiyaç duymadan motorun manyetik alanını oluşturmak için kalıcı mıknatıslar kullanır. Geleneksel elektrik tahrik motorları ile karşılaştırıldığında, yüksek verimlilik ve basit yapı gibi önemli avantajlara sahiptir. Kalıcı mıknatıslı motorların uygulamaları, havacılık, ulusal savunma, endüstriyel ve tarımsal üretim ve günlük yaşamın hemen hemen her alanını kapsayan son derece geniştir. Yüksek performanslı kalıcı mıknatıs malzemelerin geliştirilmesi ve kontrol teknolojisinin hızlı gelişimi ile kalıcı mıknatıs motorlarının uygulamaları daha kapsamlı hale gelecektir. Bugün sizi kalıcı mıknatıslı motorların ve kalıcı mıknatıs malzemelerin performansının motor üzerindeki etkisini anlamaya götüreceğim.

Sabit mıknatıslı motorun prensibi ve yapısı

Herkes birçok motor türü olduğunu bilir, ancak temel ilkeler, elektrik enerjisi ve kinetik enerjinin dönüşümünü gerçekleştirmek için elektromanyetizma ve elektromanyetik indüksiyon uygulamasıdır. Motorların temel prensipleri ve yapısı hakkında daha fazla bilgi edinmek isterseniz, temel prensipleri ve temel yapısını görüntülemek için tıklayabilirsiniz. Bugün, size kalıcı mıknatıslı motora kısa bir giriş yapmak için örnek olarak kalıcı mıknatıslı DC motor ve sabit mıknatıslı senkron motor alacağız.

  1. Kalıcı mıknatıslı DC motor

Sabit mıknatıslı DC motorun çalışma prensibi ve yapısı, akım tarafından uyarılan manyetik kutbu değiştirmek için kalıcı mıknatıs kutbunun kullanılması dışında sıradan DC motora benzer. Değiştirme yöntemi fırça motoru ve fırçasız motor olarak ikiye ayrılabilir. Elektronik komütasyon.

Örnek olarak bir DC fırça motorunu ele alırsak, kalıcı mıknatısların manyetik kutupları aynı çevre üzerinde düzenlenir ve manyetik kuvvetin mavi çizgileri motorun manyetik devresini temsil eder.

Sabit mıknatıslı fırçalanmış DC motorun rotoru, ortak bir DC motorun rotoru ile aynı olan rotor göbeği, rotor sargısı, komütatör ve dönen şafttan oluşur. Kalıcı bir mıknatıslı DC motor oluşturmak için rotor ve fırça tertibatını statorun içine yerleştirin.

Küçük ve orta güçlü sabit mıknatıslı DC motorlar, elektrikli bisikletler, elektrikli motosikletler ve scooterlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

  1. Kalıcı mıknatıslı senkron motor

Son yıllarda, yüksek güç faktörü ve yüksek verimlilik ile karakterize edilen sabit mıknatıslı senkron motorlar hızla gelişmiştir. Birçok durumda yaygın olarak kullanılan AC asenkron motorların yerini yavaş yavaş değiştirmiştir. Bunların arasında, asenkron başlangıç ​​sabit mıknatıslı senkron motorlar mükemmel performansa sahiptir ve çok iyi bir ümit verici enerji tasarrufu motorudur. Sabit mıknatıslı senkron motorun stator yapısı ve çalışma prensibi AC asenkron motor ile aynıdır. Sıradan asenkron motordan farkı rotor yapısında yatmaktadır. Rotor, kalıcı mıknatıs kutuplarıyla donatılmıştır ve kalıcı mıknatıslar rotorda çeşitli konumlarda düzenlenmiştir.

Kalıcı mıknatıs motorlarının gelişimi, kalıcı mıknatıs malzemelerinin geliştirilmesiyle yakından ilgilidir.

1920'lerde ortaya çıkan dünyadaki ilk motor, kalıcı mıknatıslardan bir uyarma manyetik alanı oluşturan kalıcı bir mıknatıslı motordu. Bununla birlikte, o sırada kullanılan kalıcı mıknatıs malzemesi doğal manyetitti (Fe3O4) ve manyetik enerji yoğunluğu çok düşüktü. Bundan yapılan motor hantaldı ve kısa süre sonra bir elektrikli uyarma motoru ile değiştirildi.

Çeşitli motorların hızla gelişmesi ve mevcut mıknatıslayıcıların icadıyla, insanlar kalıcı manyetik malzemelerin mekanizması, bileşimi ve üretim teknolojisi hakkında derinlemesine araştırmalar yaptılar ve art arda karbon çeliği gibi çeşitli kalıcı manyetik malzemeler keşfettiler. tungsten çeliği ve kobalt çeliği. . Özellikle 1930'larda ortaya çıkan alüminyum-nikel-kobalt kalıcı mıknatıslar ve 1950'lerde ortaya çıkan ferrit kalıcı mıknatıslar manyetik özelliklerini büyük ölçüde geliştirmiş ve çeşitli mikro ve küçük motorlar uyarma için kalıcı mıknatıslar kullanmıştır. Bununla birlikte, AlNiCo kalıcı mıknatısların zorlayıcı kuvveti düşüktür ve ferrit kalıcı mıknatısların artık yoğunluğu yüksek değildir, bu da motorlardaki uygulama aralıklarını sınırlar. 1960'lara ve 1980'lere kadar, samaryum-kobalt kalıcı mıknatıslar ve neodim-demir-bor kalıcı mıknatıs malzemeleri arka arkaya çıktı. Yüksek artık manyetik yoğunlukları, yüksek zorlayıcılıkları, yüksek manyetik enerji ürünleri ve doğrusal manyetik giderme eğrileri, özellikle mükemmel manyetik özellikler için uygundur. Motorların üretimi, böylece kalıcı mıknatıs motorlarının gelişimi yeni bir tarihsel döneme girmiştir.

Manyetik çelik performansı ile motor performansı arasındaki ilişki

  1. Kalıcılığın etkisi

DC motorlar için, aynı sargı parametreleri ve test koşulları altında, kalıcılık ne kadar yüksekse, yüksüz hız o kadar düşük ve yüksüz akım o kadar küçüktür; maksimum tork ne kadar büyükse, en yüksek verimlilik noktasının verimliliği o kadar yüksek olur. Gerçek testte, yüksüz hız seviyesi ve maksimum torkun boyutu genellikle manyetik çeliğin artık standartlarını değerlendirmek için kullanılır.

Aynı sargı parametreleri ve elektriksel parametreler için, remanansın ne kadar yüksek olmasının nedeni, yüksüz hızın o kadar düşük ve yüksüz akımın da o kadar küçük olmasıdır, çünkü çalışan motor nispeten düşük bir hızda yeterli bir ters algıya sahiptir üretilen voltaj, sargıya uygulanan elektromotor kuvvetinin cebirsel toplamını azaltır.

  1. Zorlamanın etkisi

Motorun çalışması sırasında, her zaman sıcaklık ve ters manyetik giderme etkisi vardır. Motor tasarımı perspektifinden, zorlayıcı kuvvet ne kadar yüksekse, mıknatısın kalınlık yönü o kadar küçük ve zorlayıcı kuvvet ne kadar küçükse, mıknatısın kalınlık yönü o kadar büyük olur. Ancak manyetik çelik belirli bir zorlayıcı kuvveti aştıktan sonra işe yaramaz çünkü motorun diğer bileşenleri bu sıcaklıkta kararlı bir şekilde çalışamaz. Zorlayıcı güç, talebi karşılamak için yeterlidir. Standart olarak önerilen deney koşulları altında talep alındığında kaynak israfına gerek yoktur.

  1. Kareliğin etkisi

Karelik, yalnızca motor performans testinin verimlilik eğrisinin doğruluğunu etkiler. Motor verimlilik eğrisinin doğruluğu önemli bir endeks standardı olarak listelenmemiş olsa da, göbek motorunun doğal yol koşullarında sürekli uzaklığı için çok önemlidir. önemli. Farklı yol koşulları nedeniyle motor her zaman maksimum verimlilik noktasında çalışamaz, bu da bazı motorların maksimum verimliliğinin yüksek olmamasının ve çalışma mesafesinin uzak olmasının nedenlerinden biridir. İyi bir göbek motoru için, yalnızca maksimum verim yüksek değil, aynı zamanda verimlilik eğrisi de mümkün olduğu kadar düz olmalıdır. Verimlilik düşüşünün eğimi ne kadar düşükse o kadar iyidir. Tekerlek içi motorların pazarı, teknolojisi ve standartları olgunlaştıkça, bu yavaş yavaş önemli bir standart haline gelecektir.

  1. Performans tutarlılığının etkisi

Tutarsız artık manyetizma: Özellikle yüksek performansa sahip birey bile iyi değildir. Her bir tek yönlü manyetik alan bölümündeki manyetik akının tutarsızlığı nedeniyle, tork asimetriktir ve titreşim oluşur.

Zorlayıcı kuvvet tutarsızlığı: Özellikle, tek tek ürünlerin zorlayıcı kuvveti çok düşüktür, ters demanyetizasyon üretmek kolaydır, bu da her manyetik çeliğin manyetik akısının ve motor titreşiminin tutarsızlığına neden olur. Bu etki fırçasız motorlarda daha önemlidir.

Manyetik çeliğin şeklinin ve toleransının motor performansına etkisi

  1. Mıknatıs kalınlığının etkisi

Sabit iç veya dış manyetik bobinlerde kalınlık arttığında hava boşluğu azalır ve efektif manyetik akı artar. Bariz performans, aynı artık manyetizmanın yüksüz hızı azaltması, yüksüz akımın azalması ve motorun maksimum verimliliğinin artmasıdır. Bununla birlikte, motorun artan komütasyon titreşimi gibi dezavantajlar da vardır ve motorun verimlilik eğrisi nispeten dik hale gelir. Bu nedenle, titreşimi azaltmak için motor mıknatısının kalınlığı mümkün olduğu kadar homojen olmalıdır.

  1. Mıknatıs genişliğinin etkisi

Sıkı paketlenmiş fırçasız motor mıknatısları için toplam kümülatif boşluk 0.5 mm'yi geçemez. Çok küçükse kurulamaz. Çok küçükse, motor titreşimi ve verimliliği azalacaktır. Bunun nedeni, mıknatıs konumunu ölçen Hall elemanının konumu ve manyetikliğinin Çeliğin gerçek konumu ile uyuşmaması ve genişliğin tutarlılığının garanti edilmesi gerektiğidir, aksi takdirde motorun verimliliği düşüktür ve titreşim büyüktür.

Fırçalanmış motorlar için, mekanik yön değiştirme geçiş bölgesi için ayrılmış manyetik çelik arasında belirli bir boşluk vardır. Bir boşluk olmasına rağmen, çoğu üreticinin, motor manyetik çeliğinin kurulum konumunu sağlamak için kurulum doğruluğunu sağlamak için katı manyetik çelik kurulum prosedürleri vardır. Manyetik çeliğin genişliği aşılırsa kurulmayacaktır; Manyetik çeliğin genişliği çok küçükse, manyetik çeliğin yanlış hizalanmasına, motorun titreşiminin artmasına ve verimin azalmasına neden olacaktır.

  1. Mıknatıs pah boyutu ve pah kırmama etkisi

Pah kırma olmadan, motorun manyetik alanının kenarındaki manyetik alanın değişim hızı büyüktür ve motorda darbe atımına neden olur. Pah ne kadar büyükse titreşim o kadar küçük olur. Bununla birlikte, pah kırma genellikle belirli bir manyetik akı kaybına sahiptir. Bazı spesifikasyonlar için, pah kırma 0.8'e ulaştığında, manyetik akı kaybı% 0.5 ~ 1.5'tir. Fırçalanmış motorun artık manyetizması düşük olduğunda, yivin boyutunun uygun şekilde küçültülmesi, kalan manyetizmanın telafi edilmesine yardımcı olur, ancak motorun titreşimi artar. Genel olarak, kalıntı düşük olduğunda, uzunluk yönündeki tolerans uygun şekilde genişletilebilir, bu da etkili manyetik akıyı belirli bir dereceye kadar artırabilir, böylece motorun performansı temelde değişmez.