Понимание анизотропного направления в спеченном NdFeB
Спеченные неодимовые магниты анизотропны – имеют преимущественное направление намагничивания, которое задается при прессовании в магнитном поле. Зеленый компакт (неспеченный порошок) выравнивается в магнитном поле напряженностью 1,5-2,0 Тесла, а затем спекается. После спекания магнит можно намагничивать только в первоначальном направлении выравнивания. Намагничивание в любом другом направлении дает слабое нестабильное поле (обычно 10–20% от Br в направленном направлении). Следовательно, нельзя «перемагнитить» аксиально-прессованный блок в диаметрально намагниченный.
Таким образом, указание направления намагничивания является проектным решением, определяющим прессовую оснастку и производственный процесс. Для данной формы магнита обычно существует два возможных направления выравнивания (например, по толщине и по длине). Заказчик должен сделать выбор в зависимости от требуемого пути потока для приложения.
Объяснение осевого, диаметрального и радиального намагничивания
Для цилиндрического магнита (высота H, диаметр D):
Осевая намагниченность: магнитные полюса на двух круглых гранях (север на верхней грани, юг на нижней грани). Поле параллельно оси цилиндра. Используется в муфтах с постоянными магнитами, двигателях с осевым магнитным потоком и магнитных пружинах.
Диаметральная намагниченность: магнитные полюса на противоположных сторонах внешней поверхности цилиндра (север с одной стороны, юг на 180 градусов напротив). Поле перпендикулярно оси, проходящей поперек диаметра. Используется в однопарных бесщеточных двигателях вентиляторов постоянного тока, датчиках Холла и небольших поворотных энкодерах.
Радиальная намагниченность: специально для кольцевых магнитов (OD, ID). Полюса располагаются на внутренней и внешней цилиндрических поверхностях (север на наружном диаметре, юг на внутреннем диаметре или наоборот). Поток течет радиально. Используется в высокоскоростных-роторах с многополюсными кольцами и в магнитных подшипниках.
Многополюсный диаметральный/радиальный: магниты намагничиваются несколькими чередующимися полюсами по окружности (например, 4-полюсный, 8-полюсный, 12-полюсный). После прессования требуется многополюсное приспособление для намагничивания.
Когда следует выбирать радиальную намагниченность для высокоскоростных-роторов
В высокоскоростных-роторах с постоянными магнитами (более 20 000 об/мин) дуговые магниты поверхностного-монтажа подвергаются действию центробежных сил. Многополюсный радиально намагниченный кольцевой магнит (цельное кольцо с чередующимися полюсами на внешнем диаметре) не имеет склеенных сегментов – это монолитное спеченное кольцо. Это исключает риск отслоения сегмента. Радиальные кольца также создают более плавный профиль магнитного поля по сравнению с сегментированными дугами, уменьшая пульсации крутящего момента на 30–50%.
Однако радиальные кольца требуют специальных приспособлений для намагничивания (катушек по окружности кольца). Стоимость приспособления выше (2000-5000 долларов США за количество полюсов), чем для осевых/диаметральных магнитов, но приспособление можно использовать повторно для всех колец одинаковых размеров и количества полюсов.
Для диаметров роторов от 20 мм до 150 мм мы предлагаем радиально намагниченные кольца с числом полюсов от 2 до 16. Минимальная толщина стенки: 3 мм для надежного спекания без трещин.
Как направление намагничивания влияет на затраты на оснастку
Затраты на оснастку и производство существенно различаются:
| Направление намагничивания | Сложность прессования | Стоимость приспособления для намагничивания (по индивидуальному заказу) | Типичный выход (%) |
|---|---|---|---|
| Осевой (по толщине) | Простой (форма с параллельными пластинами) | Низкий (300-500$) | 95-98% |
| Осевое (по длине) для блоков | Стандартный | Низкий | 92-96% |
| Диаметрально на цилиндре | Просто, но требует специальной ориентации | Средний (800-1500$) | 85-90% (более высокий брак из-за ошибки выравнивания) |
| Радиальное кольцо, однополюсное (ВД/НД) | Сложный (требуется ориентированный поток порошка) | Средний ($1000-2000) | 80-85% |
| Радиальное кольцо, много-полюсное (4+ полюсов) | Очень сложный | Высокий (3000-6000$) | 70-80% |
| Хальбах-введите нестандартный угол | Только специальный инструмент | Пользовательское приспособление ($5000+) | 60-75% |
Для создания прототипов мы рекомендуем использовать изотропные магниты на связке или стандартную намагниченность для простых форм, а затем переходить к анизотропному спеканию для производства после проверки конструкции.
Чтобы узнать о нестандартных магнитах двигателя, требующих определенных направлений намагничивания (осевое, диаметральное, радиальное или многополюсное), посетите нашу страницу продукции «Роторный магнит». Мы поставляем приспособления для намагничивания вместе с каждым заказом, что позволяет вам проверить полярность перед сборкой.
Чтобы обсудить требуемую форму потока и напряженность поля вашего двигателя, свяжитесь с нашей технической командой. Мы обеспечиваем проверку направления намагничивания с помощью датчиков Холла и катушек Гельмгольца.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Могу ли я намагнитить одно и то же неодимовое кольцо сначала аксиально, а затем диаметрально?
О: Нет. После намагничивания в одном направлении магнит сохраняет эту ориентацию. Попытка изменить направление намагничивания размагничивает материал или создает сложное мульти-состояние с общим потоком на 50 % меньшим.
Вопрос: Как указать направление намагничивания на чертеже для пользовательского блочного магнита?
A: Используйте стрелку с надписью «Направление намагничивания» на рисунке. Покажите стрелку относительно размеров детали. Предоставьте файл 3D CAD (STEP или STL) со стрелкой, смоделированной в качестве ссылки. Подтверждаем возвратным рисунком.
Вопрос: Какое максимальное количество полюсов можно намагничить на радиальном кольце диаметром 30 мм?
A: До 16 полюсов (22,5 градуса на полюс). Минимальная полюсная дуга: 5 мм на наружном диаметре. При большем количестве полюсов (например, 24 полюса при внешнем диаметре 30 мм) намагничивающийся материал между полюсами становится слишком узким, что приводит к высокой утечке. Используйте анализ FE для проверки.
