Синхронные двигатели

I. Основная логика позиционирования и адаптации спеченных магнитов NDFEB для синхронных двигателей

(I) Основное определение и функция
Спеченные магниты NDFEB для синхронного двигателя S, в частности, спеченные NDFEB -магниты для синхронных двигателей, являются основным магнитным компонентом синхронных моторных роторов. Их продукт с высокой магнитной энергией обеспечивает стабильное, высокоинтенсивное постоянное магнитное поле, заменяющее традиционные методы электрического возбуждения. Это гарантирует, что скорость ротора синхронизируется с вращающимся магнитным полем статора во время работы, достигая эффективного преобразования энергии. Эти магниты должны быть полностью совместимы с структурой ротора синхронного двигателя, рабочими температурой и требованиями питания и являются ключевыми компонентами при определении плотности, эффективности и надежности мощности двигателя.

(Ii) логика адаптации для синхронных двигателей
Структурная адаптация: в зависимости от конструкции синхронного моторного ротора (например, встроенного, поверхностного или подключаемого) магниты должны быть настроены в различных формах, таких как дуги, трапеции и прямоугольники. Например, роторы поверхностного монтажа часто используют изогнутые магниты, которые близко прилипают к поверхности ротора и уменьшают утечку магнитного потока. Внутренние роторы часто используют прямоугольные или трапециевидные магниты, закрепленные канавками в ядре ротора, чтобы улучшить сопротивление центробежным силам.

Адаптация производительности: различные мощности требуют значительно разных требований к производительности магнита. Небольшие точные синхронные двигатели (такие как сервоприводы) требуют магнитов с высокой коэрцитивностью (HCJ ≥ 1500 кА/м), чтобы противостоять размагничиванию, вызванной реакцией якоря. Мощные синхронные двигатели (такие как те, которые используются в новых энергетических транспортных средствах) требуют как высокотехнологичной энергии ((BH) Max ≥ 350 кДж/м³), так и устойчивости высокотемпературной стабильности, чтобы гарантировать, что магнитные характеристики не разлагаются при высоких нагрузках.

Экологическая адаптация: синхронные двигатели работают в разнообразных условиях (таких как промышленные мастерские, новые энергетические транспортные средства и аэрокосмическая промышленность) с различной температурой, влажностью и условиями вибрации. Следовательно, магниты требуют обработки поверхности (например, гальванизации никеля-никеля и эпоксидного покрытия) и оптимизации состава (добавление диспрозиума и тербия для повышения стабильности высокой температуры) для обеспечения совместимости с рабочими температурами в диапазоне от -40 ° C до 180 ° C и сложных средах с высокой пылью и личности.

II Ключевые показатели эффективности и технические требования к спеченным магнитам NDFEB для синхронных двигателей

(I) основные показатели производительности

Магнитная энергия (BH) MAX: это напрямую определяет плотность мощности двигателя. Магниты, используемые в синхронных двигателях, приводящих к новым энергетическим транспортным средствам, как правило, требуется максимум BH 380-450 кДж/м³. Это обеспечивает сильное магнитное поле в ограниченном объеме ротора, что позволяет более высокой выходной мощности для того же размера двигателя. Магниты для малых и средних промышленных синхронных двигателей обычно имеют максимум BH 280-350 кДж/м³, балансируя производительность и стоимость.

Внутренняя коэрцитивность (HCJ): это ключевой индикатор сопротивления размагничиванию. Когда работает синхронный двигатель, реакция арматуры статора генерирует обратное магнитное поле. Высокие магниты HCJ (такие как высокотемпературные продукты с HCJ ≥ 2000 кА/м) могут предотвратить необратимую деградацию магнитных свойств. Например, во время запуска двигателя или перегрузки высокие магниты HCJ поддерживают стабильное магнитное поле, обеспечивая непрерывную работу двигателя. Стабильность температуры: измерена по температурным коэффициентам (αBR и βHCJ). Обычные синхронные моторные магниты требуют αBR ≤ -0,12%/° C и βHCJ ≤ -0,6%/° C. Для высокотемпературных применений (таких как аэрокосмические синхронные двигатели), αBR должен быть оптимизирован до ≤ -0,10%/° C, добавив диспрозий, обеспечивая деградацию магнитной характеристики менее 10% при температуре между 150 ° C и 180 ° C.

Магнитная однородность: магнитная однородность внутри партии магнитов должна контролироваться в пределах ± 3%. Чрезмерные изменения в производительности магнита могут привести к неравномерному распределению магнитного поля в моторном роторе, что вызывает колебания крутящего момента, увеличению моторного шума и увеличению потребления энергии. Это воздействие особенно важно в точных сервоприводах. (Ii) Специальные технические требования

Механическая прочность: когда синхронные двигатели вращаются на высоких скоростях (например, новые двигатели для привода автомобилей, которые могут достигать скорости до 15 000 об / мин), магниты должны выдерживать огромные центробежные силы. Следовательно, магниты должны обладать высокой прочностью изгиба (≥25 МПа) и прочностью сжатия (≥800 МПа) для предотвращения разрыва магнитов во время высокоскоростной работы.
Точность размеров: допуски размеров магнитов должны контролироваться в пределах ± 0,02 мм, особенно для изогнутых магнитов, с утолезной кривизны ≤0,01 мм. Чрезмерное размерное отклонения могут привести к неравномерному соответствию между магнитом и ядром ротора, увеличивая утечку магнитного потока и снижение эффективности двигателя.

Коррозионное сопротивление: для использования во влажной и пыльной промышленной среде поверхность магнита должна быть покрыта равномерным, плотным защитным слоем. Например, должен применяться накладной никель-коппер с толщиной ≥15 мкм. Магниты также должны пройти 48-часовой тест на спрей соля (нейтральный соль, 5% раствор NaCl) без коррозии, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную работу.

Iii. Ключевые точки процесса производства для спеченных магнитов NDFEB для синхронных двигателей

(I) Индивидуальный производственный процесс

Конструкция композиции и плавление: соотношение редкоземельного элемента корректируется на основе требований температуры и производительности синхронного двигателя. Например, магниты высокотемпературного класса требуют повышенного содержания диспрозиума (DY) 3-5% для улучшения HCJ и стабильности температуры; Магниты обычного класса могут уменьшить использование тяжелых редкоземельных ресурсов, чтобы сбалансировать затраты. Плащение выполняется в вакуумной индукционной печи, чтобы обеспечить равномерный состав сплава и предотвратить воздействие примеси магнитных свойств.

Ориентация порошка и магнитного поля: для получения однородного порошка 2-5 мкм сокрушительно (HD) в сочетании с фрезерованием воздушного струя используется однородный порошок с 2-5 мкм. На стадии ориентации магнитного поля направление направления магнитного поля разработано на основе формы магнита (например, дугообразной или трапеции). Например, дугообразные магниты требуют ориентации вдоль дуговой касательной, чтобы гарантировать, что направление магнитного поля соответствует требованиям магнитного поля моторного ротора, тем самым улучшая использование магнита. Литье и спекание: методы формования выбираются на основе структуры ротора. Поверхностные изогнутые магниты образуются с использованием изостатического нажатия для обеспечения равномерной плотности (≥7,5 г/смЧ); Встроенные прямоугольные магниты формируются с использованием сжатия для повышения эффективности производства. Температура спекания контролируется между 1050-1100 ° C, и для снижения внутренней пористости используется удержание (например, 1080 ° C в течение 4 часов).

Точная обработка и обработка поверхности: для шлифования алмаза используются шлифовальные колеса, чтобы обеспечить точность размеров и поверхностную отделку (RA ≤ 0,8 мкм). Для обработки кривизны изогнутых магнитов используется выделенная шлифовальная машина с ЧПУ для обеспечения того, чтобы допуски кривизны соответствовали требованиям. Обработка поверхности выбирается на основе среды применения. Гальбоплагирование никеля-коппер-никеля обычно используется для промышленных двигателей, в то время как для эпоксидного смоля покрытие (толщина ≥ 30 мкм) часто используется для новых двигателей энергии для обеспечения как коррозионной стойкости, так и свойств изоляции. (Ii) процесс трудностей и решений

Высокородная ориентация магнитного поля: дугообразные магниты подвержены неравномерному распределению магнитного поля во время ориентации. Оптимизируя структуру проницаемости магнитного поля формы ориентации и используя технологию многополюсной ориентации, магнитные домены в магнитах равномерно выровнены вдоль направления цели, улучшая однородность магнитного поля.

Центробежное сопротивление силы высокоскоростных двигательных магнитов: плотность магнитов улучшается путем регулировки процесса спекания (например, увеличивая температуру спекания до 1100 ° C и продлевая время удержания). Шаски (R0.2-R0,5 мм) предназначены в области контакта между магнитом и сердечником ротора, чтобы уменьшить концентрацию напряжения и предотвратить поломку во время высокоскоростного вращения.

Управление точностью размеров: высокопроизводительное оборудование для обработки с ЧПУ (например, пять осевых шлифовальных машин) используется в сочетании с онлайн-осмоткой (датчики лазерного диаметра), что позволяет корректировать параметры обработки в режиме реального времени для поддержания допусков размеров в пределах ± 0,02 мм, что соответствует требованиям моторной сборки. С более чем 30-летним опытом работы в отрасли, Ningbo Jinlun Magnet Technology Co., Ltd. Производители спеченных магнитов NDFEB для синхронных двигателей с использованием современного производственного оборудования для постоянного магнита (такого как высокопрочные машины ориентации магнитного поля и шлифовальные машины CNC). Это позволяет точно управлять параметрами процесса на протяжении всего процесса, от таяния компонентов до точной обработки. Например, в процессе ориентации магнитного поля компания использует независимо разработанные мультиполюционные ориентационные формы для поддержания однородности магнитного поля в пределах ± 2% для дугообразных магнитов. Кроме того, используя свою специализированную команду исследований и разработок, компания может разработать индивидуальные магнитные составы, адаптированные к требованиям к мощности и температуре различных синхронных двигателей. Например, компания обеспечивает высокий HCJ (≥2200 кА/м) и магниты с высоким уровнем высокого уровня с низкой температурой для новых двигателей для приводов автомобилей, отвечающих требованиям с высокой нагрузкой этих двигателей.

IV Сценарии применения и ценность спеченных магнитов NDFEB для синхронных двигателей
(I) Основные области применения
Новые двигатели для привода транспортных средств: синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSMS), источник основного питания новых энергетических транспортных средств, широко используют спеченные магниты NDFEB. Например, моторные двигатели с чистыми электромобилями часто используют изогнутые магниты поверхности с максимумом (BH) 400-450 кДж/м³, достигая плотности мощности двигателя ≥4 кВт/кг и улучшая диапазон транспортных средств (например, каждые повышение эффективности двигателя может увеличиться на 8-10%). Ningbo Jinlun Magnet Technology Co., Ltd., профессиональный производитель NDFEB, предоставляет моторные магниты, адаптированные для различных моделей транспортных средств. Оптимизируя структуру магнита для уменьшения магнитной утечки, она помогает повысить эффективность двигателя до более чем 96%.

Промышленные сервоприводы Синхронные двигатели: в точных станках, робототехнике и другое оборудование, сервоприводы-синхронные двигатели требуют высокой скорости и управления позицией. Магниты должны демонстрировать высокую магнитную однородность и пульсацию с низким крутящим моментом. Например, сервоприводы с помощью машинного инструмента используют прямоугольные магниты NDFEB с BH с BH ≥1800 кА/м, обеспечивая точность позиционирования ± 0,001 мм, что отвечает требованиям точной обработки. Синхронные двигатели ветряных турбин: синхронные двигатели с постоянными магнитами для больших ветряных турбин (более 1,5 МВт) используют внутренние спеченные магниты NDFEB с максимумом (BH) максимума ≥350 кДж/м³. Эти двигатели достигают высокой эффективности при низких скоростях ветра, повышая эффективность выработки электроэнергии на 5-8% по сравнению с традиционными электрически возбужденными двигателями, одновременно снижая затраты на обслуживание системы возбуждения.

Аэрокосмические синхронные двигатели: синхронные двигатели в аэрокосмической промышленности (такие как двигатели контроля спутникового отношения) имеют строгие требования для массы магнита и стабильности температуры. Они требуют легких, высокотемпературных спеченных магнитов NDFEB с плотностью ≤7,5 г/смЧ-и скоростью распада HCJ ≤5% при 180 ° C, чтобы обеспечить стабильную работу в экстремальных средах. (Ii) Значение приложения

Повышение эффективности двигателя: высокая магнитная энергия продукта спеченных NDFEB магнитов устраняет необходимость в катушках возбуждения в синхронных двигателях, уменьшая потери меди и железа. Это повышает моторную эффективность до 95-98%, что значительно превышает 85-90% обычных электрически возбужденных двигателей. Это значительно снижает потребление энергии, особенно в таких приложениях, как новые энергетические транспортные средства и выработка энергии ветра.

Уменьшение размера двигателя: магниты мощной плотности могут уменьшить размер синхронных двигателей на 30-50% при сохранении той же выходной мощности. Например, обычный электрически возбужденный двигатель привода составляет приблизительно 20 л, в то время как синхронный двигатель с постоянным магнитом с использованием спеченных магнитов NDFEB может быть уменьшен до 12L, что делает его подходящим для компактных пространств, необходимых для новых энергетических транспортных средств и небольшого промышленного оборудования.

Снижение затрат на техническое обслуживание: синхронные двигатели с постоянными магнитами отсутствуют обмотки возбуждения и скользящие кольца, что снижает требования к техническому обслуживанию из -за сбоев системы возбуждения. Кроме того, спеченные магниты NDFEB обеспечивают срок службы 10-15 лет (соответствуют срока службы мотор), снижая затраты на техническое обслуживание на протяжении всего жизненного цикла оборудования. . . .