Największym obszarem zastosowań magnesów trwałych ziem rzadkich są silniki z magnesami trwałymi. Silniki są powszechnie znane jako silniki. W szerokim znaczeniu silniki obejmują silniki, które przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną, oraz generatory, które przekształcają energię mechaniczną w energię elektryczną. Stosowane są zarówno silniki, jak i generatory. Sprzęt elektryczny, którego podstawową zasadą jest prawo indukcji elektromagnetycznej lub prawo siły elektromagnetycznej. Pole magnetyczne szczeliny powietrznej jest podstawą zasady działania silnika. Pole magnetyczne szczeliny powietrznej generowane przez wzbudzenie elektryczne nazywa się silnikiem indukcyjnym, a pole generowane przez magnes trwały nazywa się silnikiem z magnesem trwałym.
Pole magnetyczne szczeliny powietrznej w silniku z magnesem trwałym jest generowane przez magnes trwały, który nie wymaga dodatkowej energii elektrycznej ani dodatkowych uzwojeń. Dlatego największą zaletą silnika z magnesami trwałymi w porównaniu z silnikiem indukcyjnym jest wysoka wydajność, oszczędność energii, mały rozmiar i prosta konstrukcja, dlatego silnik z magnesem trwałym. Zastosowanie iskrownika, szczególnie we wszystkich rodzajach małych i mikrosilników, jest popularne.
Poniższy rysunek przedstawia prosty model zasady działania silnika prądu stałego z magnesami trwałymi. Dwa magnesy trwałe wytwarzają pole magnetyczne na cewce znajdującej się pośrodku, a przez cewkę przepływa prąd. Siła elektromagnetyczna (reguła lewej ręki) zostanie wygenerowana pod działaniem pola magnetycznego, a następnie się obróci. Silnik Część obracająca się nazywana jest wirnikiem, a część stacjonarna nazywana jest stojanem. Oczywiście magnes trwały na poniższym rysunku należy do stojana, a cewka do wirnika.
W przypadku wirujących maszyn elektrycznych, gdy magnesem trwałym jest stojan, zewnętrzny magnes w kształcie płytki, montowany powierzchniowo, jest przymocowany do obudowy; gdy magnesem trwałym jest wirnik, magnes w kształcie płytki montowany na powierzchni łuku wewnętrznego jest przymocowany do rdzenia wirnika. lub osadzony w rdzeniu wirnika w kształcie kwadratu, jak pokazano na poniższym rysunku:
W przypadku silników liniowych magnesy trwałe są głównie kwadratowe i równoległoboczne, a cylindryczne silniki liniowe wykorzystują również magnesy pierścieniowe namagnesowane osiowo.
Magnesy silnikowe z magnesami trwałymi mają następujące cechy:
1. Kształt nie będzie zbyt skomplikowany (z wyjątkiem niektórych mikrosilników, takich jak silniki VCM), z których większość ma kształt prostokątny, w kształcie płytki, w kształcie wachlarza i w kształcie chleba. Zwłaszcza przy założeniu obniżenia kosztów projektowania silników, wiele z nich będzie wykorzystywać wbudowane stalowe magnesy kwadratowe;
2. Namagnesowanie jest stosunkowo proste, zasadniczo jest to magnesowanie jednobiegunowe, a po złożeniu powstaje wielobiegunowy obwód magnetyczny. Jeśli wykonany jest cały pierścień, na przykład pierścień magnetyczny NdFeB łączący lub pierścień magnetyczny tłoczony na gorąco, zwykle stosuje się namagnesowanie radiacyjne wielobiegunowe;
3. Istota wymagań technicznych polega głównie na stabilności w wysokiej temperaturze, spójności strumienia magnetycznego i możliwościach adaptacji. Magnesy wirnika montowane powierzchniowo będą wymagały dobrego powinowactwa do kleju. Magnesy do silników liniowych będą miały stosunkowo rygorystyczne wymagania dotyczące mgły solnej. Magnesy wiatrowe Wymagania dotyczące mgły solnej będą bardziej rygorystyczne, a magnes silnika napędowego będzie wymagał bardzo dobrej stabilności w wysokich temperaturach;
4. Produkt energii magnetycznej jest stosowany w klasach wysokich, średnich i niskich, ale siła przymusu występuje głównie na poziomie średnim i wysokim. Obecnie gatunki stali magnetycznej do silników napędowych pojazdów elektrycznych to głównie produkty o wysokiej energii magnetycznej i dużej sile koercyjnej, takie jak 45UH, 48UH, 50UH, 42EH, 45EH itp. Niezbędny jest dojrzały proces dyfuzji;
5. Segmentowe magnesy łączące są szeroko stosowane w silnikach wysokotemperaturowych. Celem jest poprawa izolacji segmentowej magnesów, aby zmniejszyć straty prądów wirowych magnesów, gdy silnik pracuje, a niektóre magnesy będą na powierzchni. W celu zwiększenia izolacji dodaje się powłokę epoksydową.
Kluczowe elementy testowe dla magnesów silnikowych:
1. Stabilność w wysokiej temperaturze. Niektórzy klienci zażądają pomiaru zaniku magnetycznego obwodu otwartego, a niektórzy klienci poproszą o pomiar zaniku magnetycznego obwodu półotwartego. Gdy silnik pracuje, stal magnetyczna musi oprócz wysokiej temperatury wytrzymywać zmienne odwrotne pole magnetyczne, dlatego należy testować i monitorować zanik magnetyczny gotowego produktu i krzywą rozmagnesowania materiału podstawowego w wysokiej temperaturze;
2. Konsystencja strumienia. Stal magnetyczna stosowana jest jako źródło pola magnetycznego wirnika lub stojana silnika. Jeśli wystąpi różnica w konsystencji, spowoduje to wibracje silnika, zmniejszenie mocy i wpłynie na działanie całego silnika. Dlatego stal magnetyczna silnika ogólnie ma wymagania dotyczące konsystencji strumienia magnetycznego, a niektóre wymagają 5 procent w granicach, inne w granicach 3 procent lub nawet 2 procent. Należy wziąć pod uwagę czynniki wpływające na konsystencję strumienia magnetycznego, takie jak spójność magnetyzmu szczątkowego, zgodność tolerancji i konsystencja powłok fazujących.
3. Możliwość adaptacji. Większość magnesów montowanych powierzchniowo ma kształt płytek. W przypadku uwzględnionego kąta i radianu konwencjonalna dwuwymiarowa metoda testowania obarczona jest dużymi błędami lub jest trudna do przetestowania. W tym momencie należy wziąć pod uwagę jego możliwości adaptacyjne. Niektóre blisko rozmieszczone magnesy wymagają, aby kontrolować szczelinę akumulacyjną, niektóre magnesy montowane na powierzchni w kształcie jaskółczego ogona muszą uwzględniać szczelność zespołu. Najlepiej wykonać mocowanie profilujące według sposobu montażu użytkownika w celu sprawdzenia przydatności magnesu.
Personel odpowiedzialny za zakupy musi skupić się na następujących kwestiach:
1. Rynek pierwiastków ziem rzadkich. Ponieważ koszt pojedynczego elementu silnika stanowi największą część, stal magnetyczna zawsze była głównym źródłem redukcji kosztów silnika. Ponieważ kształt samego magnesu silnika jest stosunkowo prosty, największy udział mają koszty materiałów. Kupujący muszą zawsze zwracać uwagę na metale ziem rzadkich. Warunki rynkowe, aby zrozumieć trend cenowy magnesów silnikowych;
2. Wskaźniki wydajności. Kształt stali magnetycznej jest stosunkowo prosty, a koszt materiału stanowi dużą część, więc wskaźnik wydajności będzie miał bezpośredni wpływ na ilość ciężkich pierwiastków ziem rzadkich w stali magnetycznej, tym samym bezpośrednio wpływając na koszt stali magnetycznej;
3. Ilość. Większość magnesów silnikowych jest stosunkowo duża, o długości tak małej jak 10 mm i tak dużej, jak ponad 100 mm. Liczba sztuk wyprodukowanych z półfabrykatu nie będzie duża, więc gdy popyt nie będzie duży, w magazynie będzie duże marnotrawstwo półfabrykatów, a produkcja stałych form będzie wymagała. Problem podziału kosztów form powoduje wyższe koszty .