Nam châm trong động cơ nam châm vĩnh cửu

Nam châm trong động cơ nam châm vĩnh cửu

Lĩnh vực ứng dụng lớn nhất củanam châm vĩnh cửu đất hiếmlà động cơ nam châm vĩnh cửu, thường được gọi là động cơ.

Động cơ theo nghĩa rộng bao gồm các động cơ chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học và máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Cả hai loại động cơ đều dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ hoặc lực điện từ làm nguyên lý cơ bản. Từ trường khe hở không khí là điều kiện tiên quyết cho hoạt động của động cơ. Động cơ tạo ra từ trường khe hở không khí thông qua kích thích được gọi là động cơ cảm ứng, trong khi động cơ tạo ra từ trường khe hở không khí thông qua nam châm vĩnh cửu được gọi là động cơ nam châm vĩnh cửu.

Trong động cơ nam châm vĩnh cửu, từ trường khe hở không khí được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu mà không cần thêm nguồn điện hoặc cuộn dây bổ sung. Vì vậy, ưu điểm lớn nhất của động cơ nam châm vĩnh cửu so với động cơ cảm ứng là hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng, kích thước nhỏ gọn và cấu tạo đơn giản. Vì vậy, động cơ nam châm vĩnh cửu được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại động cơ nhỏ và siêu nhỏ. Hình dưới đây thể hiện mô hình vận hành đơn giản của động cơ DC nam châm vĩnh cửu. Hai nam châm vĩnh cửu tạo ra một từ trường ở giữa cuộn dây. Khi cuộn dây được cấp điện, nó chịu một lực điện từ (theo quy tắc bàn tay trái) và quay. Bộ phận quay trong động cơ điện được gọi là rôto, bộ phận đứng yên được gọi là stato. Như có thể thấy trên hình, nam châm vĩnh cửu thuộc về stato, trong khi cuộn dây thuộc về rôto.

Động cơ nam châm vĩnh cửu-1
Động cơ nam châm vĩnh cửu-2

Đối với động cơ quay, khi nam châm vĩnh cửu là stato, nó thường được lắp ráp theo cấu hình số 2, trong đó nam châm được gắn vào vỏ động cơ. Khi nam châm vĩnh cửu là rôto, nó thường được lắp ráp theo cấu hình số 1, với các nam châm được gắn vào lõi rôto. Ngoài ra, cấu hình #3, #4, #5 và #6 liên quan đến việc gắn nam châm vào lõi rôto, như được minh họa trong sơ đồ.

Đối với động cơ tuyến tính, nam châm vĩnh cửu chủ yếu có dạng hình vuông và hình bình hành. Ngoài ra, động cơ tuyến tính hình trụ sử dụng nam châm hình khuyên có từ tính hướng trục.

Nam châm trong động cơ nam châm vĩnh cửu có các đặc điểm sau:

1. Hình dạng không quá phức tạp (ngoại trừ một số động cơ siêu nhỏ, chẳng hạn như động cơ VCM), chủ yếu ở dạng hình chữ nhật, hình thang, hình quạt và hình bánh mì. Đặc biệt, với mục đích giảm chi phí thiết kế động cơ, nhiều người sẽ sử dụng nam châm vuông nhúng.

2. Từ hóa tương đối đơn giản, chủ yếu là từ hóa một cực, sau khi lắp ráp sẽ tạo thành một mạch từ đa cực. Nếu đó là một vòng hoàn chỉnh, chẳng hạn như vòng boron sắt neodymium dính hoặc vòng ép nóng, nó thường sử dụng từ hóa bức xạ đa cực.

3. Cốt lõi của các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu nằm ở độ ổn định ở nhiệt độ cao, tính nhất quán của từ thông và khả năng thích ứng. Nam châm rôto gắn trên bề mặt yêu cầu đặc tính kết dính tốt, nam châm động cơ tuyến tính có yêu cầu cao hơn về phun muối, nam châm máy phát điện gió thậm chí còn có yêu cầu khắt khe hơn về phun muối và nam châm động cơ truyền động yêu cầu độ ổn định nhiệt độ cao tuyệt vời.

4. Các sản phẩm năng lượng từ tính cao, trung bình và cấp thấp đều được sử dụng, nhưng độ cưỡng chế chủ yếu ở mức trung bình đến cao. Hiện nay, các loại nam châm thường được sử dụng cho động cơ truyền động xe điện chủ yếu là các sản phẩm năng lượng từ tính cao và độ cưỡng bức cao, chẳng hạn như 45UH, 48UH, 50UH, 42EH, 45EH, v.v., và công nghệ khuếch tán trưởng thành là điều cần thiết.

5. Nam châm nhiều lớp dính phân đoạn đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực động cơ nhiệt độ cao. Mục đích là để cải thiện khả năng cách điện phân đoạn của nam châm và giảm tổn thất dòng điện xoáy trong quá trình vận hành động cơ, và một số nam châm có thể thêm lớp phủ epoxy trên bề mặt để tăng khả năng cách điện của chúng.

 

Các hạng mục kiểm tra chính cho nam châm động cơ:

1. Độ ổn định ở nhiệt độ cao: Một số khách hàng yêu cầu đo độ phân rã từ mạch hở, trong khi những khách hàng khác yêu cầu đo độ phân rã từ mạch bán hở. Trong quá trình hoạt động của động cơ, nam châm cần phải chịu được nhiệt độ cao và từ trường ngược xen kẽ. Do đó, việc kiểm tra và giám sát sự phân rã từ tính của thành phẩm và đường cong khử từ ở nhiệt độ cao của vật liệu cơ bản là cần thiết.

2. Tính nhất quán của từ thông: Là nguồn tạo ra từ trường cho rôto hoặc stato của động cơ, nếu có sự không nhất quán trong từ thông có thể khiến động cơ rung, giảm công suất và ảnh hưởng đến chức năng tổng thể của động cơ. Do đó, nam châm động cơ thường có yêu cầu về tính nhất quán của từ thông, một số trong vòng 5%, một số trong vòng 3% hoặc thậm chí trong vòng 2%. Tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến tính nhất quán của từ thông, chẳng hạn như tính nhất quán của từ tính dư, dung sai và lớp phủ vát, đều phải được xem xét.

3. Khả năng thích ứng: Nam châm gắn trên bề mặt chủ yếu có dạng hình ngói. Các phương pháp kiểm tra hai chiều thông thường đối với góc và bán kính có thể có sai số lớn hoặc khó kiểm tra. Trong những trường hợp như vậy, khả năng thích ứng cần phải được xem xét. Đối với các nam châm được bố trí gần nhau, cần phải kiểm soát các khoảng trống tích lũy. Đối với nam châm có khe khớp nối, cần phải xem xét độ kín của lắp ráp. Tốt nhất nên chế tạo đồ gá có hình dáng tùy ý theo cách lắp ráp của người dùng để kiểm tra khả năng thích ứng của nam châm.


Thời gian đăng: 24-08-2023