Введение в моторные магниты

Двигатели с постоянными магнитами используют постоянный магнит в качестве источника возбуждения. Помимо снижения энергопотребления, эксплуатационные характеристики двигателя также могут быть улучшены. Двигатели с постоянными магнитами используют несколько видов постоянных магнитных материалов, включая магниты AlNiCo, ферритовые магниты и редкоземельные постоянные магниты. Магниты AlNiCo были разработаны в 1930-х годах и отличались высокой остаточной намагниченностью, температурой Кюри, термической способностью и коррозионной стойкостью. Но магниты AlNiCo имеют недостаток в виде низкой коэрцитивной силы и плохой способности к размагничиванию. С появлением редкоземельных постоянных магнитов доля рынка магнитов AlNiCo резко сократилась, затем магниты двигателей AlNiCo в настоящее время используются только в тахогенераторах.

Ферритовые магниты появились в 1950-х годах и до сих пор занимают огромную долю рынка постоянных магнитов. Помимо превосходного преимущества в цене, коррозионной стойкости и широкого диапазона рабочих температур, ферритовые магниты также не страдают от потерь на вихревые токи из-за своего высокого электрического сопротивления. Магнитные характеристики ферритовых магнитов относительно низкие, поэтому ферритовые магниты для двигателей в основном используются в недорогих двигателях, которые имеют низкие требования к объему и весу.

Более двух третей редкоземельных постоянных магнитов поставляются в различные двигатели с постоянными магнитами. Сплав Sm-Co типа 1:5, сплав Sm-Co типа 2:17 и сплав Nd-Fe-B обычно известны как первое, второе и третье поколение редкоземельных постоянных магнитов соответственно. Редкоземельные постоянные магниты также можно классифицировать как магниты со связкой и спеченные магниты в соответствии с производственным процессом. Магниты двигателя из неодима со связкой в ​​основном имеют форму кольца и славятся многополюсным намагничиванием, но они распространены только в микродвигателях из-за ограничений магнитных характеристик. Либо спеченные самариево-кобальтовые магниты, либо спеченные неодимовые магниты имеют низкое электрическое сопротивление, и оба сталкиваются с потерями на вихревые токи при использовании в высокоскоростных двигателях. Потери на вихревые токи могут вызывать повышение температуры в магните, а затем вызывать необратимое размагничивание и дополнительно влиять на производительность двигателя. Ламинированные магниты представляют собой практичное решение, позволяющее найти баланс между мощностью и теплом без изменения состава магнита, конструкции двигателя и производительности.

Неоспоримо, что спеченные магниты из самария-кобальта по-прежнему играют незаменимую роль в некоторых конкретных применениях двигателей, даже несмотря на то, что их всегда критиковали за высокую стоимость и плохие механические свойства. Новейшие высокопроизводительные магниты из самария-кобальта и сверхвысокотемпературные магниты из самария-кобальта могут предоставить этим двигателям большую свободу проектирования.

Неодимовые моторные магниты обычно имеют определенные требования к собственной коэрцитивной силе. Собственная коэрцитивная сила спеченных неодимовых магнитов может быть эффективно улучшена путем добавления небольших количеств тяжелых редкоземельных элементов (HREE) Dy или Tb. Для экономии ресурсов и стоимости HREE технология диффузии по границам зерен (GBD) уже применялась к неодимовым моторным магнитам в последние годы.

Обычные неодимовые магниты для двигателей в основном имеют сегментную или аппроксимативную форму, но многополюсные спеченные кольцевые магниты являются более желательным решением по сравнению с соединением нескольких сегментных магнитов. Радиально ориентированные кольцевые магниты являются основой реализации многополюсных спеченных кольцевых магнитов.