مغناطیسی کردن محوری در مقابل شعاعی در مقابل چند قطبی: چگونه الگوی مناسب را انتخاب کنیم

پاسخ سریع:برای آهنرباهای حلقه‌ای نئودیمیوم، مغناطش محوری برای کاربردهای ساده نگه‌داری و کوپلینگ مناسب است؛ مغناطش شعاعی (ID-to-OD) برای موتورهای BLDC و PMSM که خطوط میدان باید از شکاف هوایی عبور کنند، استاندارد است؛ مغناطش شعاعی چند قطبی (8 تا 72 قطب) پیش‌فرض برای موتورها و انکودرهای دقیق است. استفاده از حالت شعاعی 15 تا 20 درصد بیشتر از حالت محوری است. تعداد قطب‌ها با حداقل عرض قوس قطب (معمولاً 3 میلی‌متر) و قابلیت مغناطیس‌کنندگی فیکسچر محدود می‌شود.

این مقاله، بر اساس داده‌های تولید واقعی از ...فناوری فولزنکارگاه مغناطیس سازی، به شما کمک می‌کند تا مسائل اصلی در انتخاب جهت مغناطیس سازی را حل کنید:

تفاوت‌های توزیع میدان بین چهار حالت مغناطش - محوری، قطری، شعاعی و چند قطبی (نه فقط تعاریف، بلکه مقایسه‌های کمی)

ماتریس تصمیم‌گیری نوع موتور به حالت مغناطیسی: کدام یک را برای BLDC/PMSM/پله‌ای/انکودر انتخاب کنیم؟

مبنای کمی برای انتخاب تعداد قطب: روابط بین تعداد قطب و چگالی گشتاور، گشتاور دندانه‌ای و راندمان

داده‌های دنیای واقعی در مورد هزینه‌های فیکسچر مغناطیسی و زمان‌های انجام فرآیند

رویه‌های استاندارد بازرسی کیفیت پس از مغناطیسی‌سازی

مبانی مغناطیس سازی: چرا جهت برای آهنرباهای حلقه ای اهمیت دارد

جهت مغناطیسی شدن یک انتخاب پس از تولید نیست - این جهت در مرحله پرس تعیین می‌شود و پس از آن قابل تغییر نیست. درک این موضوع از قبل، از طراحی‌های پرهزینه جلوگیری می‌کند.

نحوه تنظیم مغناطیس در طول تولید

بسیاری از مردم تصور می‌کنند که جهت مغناطیسی شدن در مرحله مغناطیسی کردن تعیین می‌شود. در واقع، اینطور نیست. برای آهنرباهای حلقه‌ای نئودیمیوم متخلخل، جهت جهت‌گیری دامنه در مرحله پرس توسط یک میدان مغناطیسی خارجی اعمال شده قفل می‌شود - این ویژگی تعیین‌کننده مواد ناهمسانگرد است.

در اینجا فرآیند کامل آمده است:

مرحله فشار دادن:یک میدان مغناطیسی جهت‌دهنده در قالب اعمال می‌شود تا محور مغناطش آسان دانه‌های Nd₂Fe₁₄B را با جهت هدف همسو کند.

مرحله پخت:چگالش در دمای بالا، جهت‌گیری کریستال را در قطعه کار "منجمد" می‌کند.

مرحله مغناطیسی کردن:یک میدان مغناطیسی قوی پالسی، تمام حوزه‌های جهت‌دار را در جای خود قرار می‌دهد - اگر جهت‌گیری و جهت‌های مغناطیسی همسو باشند، عملکرد مغناطیسی بهینه حاصل می‌شود.

به همین دلیل است که جهت مغناطیسی شدن باید در زمان سفارش مشخص شود: جهت قالب پرسکاری بر اساس نیازهای شما تنظیم می‌شود. پس از اتمام پخت، جهت آن قابل تغییر نیست.

ناهمسانگرد در مقابل ایزوتروپیک: این چه معنایی برای طراحی شما دارد؟

قبل از انتخاب حالت مغناطیسی، باید طبقه‌بندی‌های اولیه مواد را درک کنید:

NdFeB متخلخل ناهمسانگرد:عملکرد مغناطیسی در امتداد محور جهت‌گیری بهینه است؛ عملکرد پس از انحراف 30 درجه به شدت افت می‌کند. مناسب برای مغناطش محوری، شعاعی، قطری و سایر مغناطش‌های جهت‌دار.

NdFeB پیوند ایزوتروپیک:بدون جهت‌گیری ترجیحی؛ می‌تواند در هر جهتی مغناطیسی شود، اما حداکثر انرژی تولیدی 30 تا 40 درصد کمتر از حالت تف‌جوشی شده است. مناسب برای الگوهای مغناطیسی چند قطبی و پیچیده.

NdFeB قالب‌گیری تزریقی ایزوتروپیک:کمترین عملکرد مغناطیسی را دارد، اما می‌تواند به صورت تزریقی به شکل‌های پیچیده قالب‌گیری شود و از مغناطیسی شدن پس از تولید پشتیبانی می‌کند. مناسب برای هندسه‌های خاص.

در شرکت فولزن تکنولوژی، بیش از ۸۵٪ از محموله‌های ماهانه آهنربای حلقه‌ای، NdFeB متخلخل ناهمسانگرد هستند - زیرا مشتریان موتور، بالاترین عملکرد مغناطیسی را درخواست می‌کنند. آهنرباهای پیوندی در درجه اول برای حلقه‌های رمزگذار چند قطبی استفاده می‌شوند.

درباره ما بیاموزیدآهنرباهای حلقه‌ای نئودیمیومدر پیکربندی‌های استاندارد و سفارشی (اندازه، تلرانس‌ها و انتخاب مواد - به راهنمای ابعاد ما مراجعه کنید).

چهار الگوی مغناطیسی برای آهنرباهای حلقه‌ای

آهنرباهای حلقه‌ای از چهار الگوی مغناطیسی متمایز پشتیبانی می‌کنند که هر کدام توزیع میدان مغناطیسی اساساً متفاوتی تولید می‌کنند که تعیین می‌کند کدام کاربردها را می‌توانند به طور مؤثر ارائه دهند.

مغناطش محوری (تک محوره در امتداد ضخامت)

میدان مغناطیسی در امتداد جهت محوری (ضخامت) آهنربای حلقه‌ای، با قطب N در یک سر و قطب S در سر دیگر، جریان دارد. این ساده‌ترین و کم‌هزینه‌ترین روش مغناطش است.

ویژگی‌ها:

میدان از تمام جهت ضخامت عبور می‌کند؛ خطوط شار از یک وجه انتهایی به وجه انتهایی دیگر امتداد دارند.

ساده‌ترین وسیله مغناطیسی - دو صفحه موازی کافی است.

بازده >98% به دلیل سهولت کنترل جهت میدان.

یکنواختی خوب میدان سطح، مناسب برای سناریوهایی که نیاز به جذب یکنواخت دارند.

کاربردهای معمول:کوپلینگ مغناطیسی، وسایل نگهدارنده، قفل‌های مغناطیسی درب، سنسورهای ساده. به ندرت در موتورها استفاده می‌شود زیرا میدان محوری نمی‌تواند به طور مؤثر از شکاف هوایی عبور کند تا چرخش روتور را هدایت کند.

مغناطش قطری (مقطع)

میدان مغناطیسی در امتداد جهت قطر آهنربای حلقه‌ای حرکت می‌کند، به طوری که N در یک طرف و S در طرف مقابل قرار دارد. توجه: این مورد در آهنرباهای حلقه‌ای نسبتاً غیرمعمول است و بیشتر برای آهنرباهای استوانه‌ای/دیسکی رایج است.

ویژگی‌ها:

میدان در سراسر سطح مقطع جریان دارد؛ خطوط شار از یک طرف حلقه به طرف مقابل آن حرکت می‌کنند.

به یک فیکسچر مغناطیسی قطری اختصاصی نیاز دارد که ۳ تا ۵ برابر بیشتر از نوع محوری هزینه دارد.

در آهنرباهای حلقه‌ای، مغناطش قطری نسبت به مغناطش شعاعی، استفاده از میدان کمتری را ارائه می‌دهد.

مغناطش قطری به ندرت در آهنرباهای حلقه‌ای استفاده می‌شود. اگر کاربرد شما نیاز به میدان در سراسر سطح مقطع دارد، مغناطش شعاعی (ID-to-OD) معمولاً انتخاب بهتری است. مغناطش قطری در درجه اول در آهنرباهای استوانه‌ای استفاده می‌شود.

مغناطش شعاعی (ID-to-OD)

میدان مغناطیسی به صورت شعاعی - از قطر داخلی (ID) به قطر خارجی (OD) یا از OD به ID - حرکت می‌کند. این رایج‌ترین روش مغناطیس‌سازی برای آهنرباهای حلقه‌ای در کاربردهای موتور است.

ویژگی‌ها:

خطوط شار از سوراخ خارج می‌شوند، از شکاف هوایی عبور می‌کنند و به سطح بیرونی می‌رسند - کاملاً با ساختار مدار مغناطیسی موتور مطابقت دارند.

مغناطش شعاعی ۱۵ تا ۲۰ درصد مصرف انرژی مغناطیسی بیشتری نسبت به مغناطش محوری ارائه می‌دهد، زیرا جهت میدان با مسیر شار شکاف هوایی همسو است.

به یک فیکسچر مغناطیسی اختصاصی قطر داخلی به قطر خارجی با یک هسته قطب داخلی که در داخل سوراخ قرار گرفته و یک غلاف قطب خارجی که قطر خارجی را می‌پیچد، نیاز دارد.

سختی و هزینه مغناطیسی کردن بیشتر از محوری است (پیچیدگی فیکسچر ۵ تا ۲۰ برابر بیشتر است).

کاربردهای معمول:موتورهای BLDC، موتورهای PMSM، سروو موتورها، ژنراتورها، کوپلر مغناطیسی. در Fullzen Technology، مغناطیس شعاعی بیش از 70٪ از سفارشات مشتریان موتور را تشکیل می‌دهد.

برای مشخصات کامل و اطلاعات ظرفیت در مورد آهنرباهای حلقه‌ای مغناطیسی شعاعی، به ما مراجعه کنیدآهنرباهای حلقه‌ای با مغناطیس شعاعی برای کاربردهای موتوری.

مغناطیسی سازی چند قطبی (NS متناوب)

قطب‌های N و S به طور متناوب در امتداد محیط آهنربای حلقه‌ای قرار می‌گیرند و چندین جفت قطب تشکیل می‌دهند. این انتخاب استاندارد برای موتورها و انکودرهای دقیق است.

ویژگی‌ها:

قطب‌ها به طور متناوب در اطراف محیط می‌چرخند: NSNS...، که از ۲ جفت قطب (۴ قطب) تا ۳۶ جفت قطب (۷۲ قطب) متغیر است.

قطب‌های بیشتر، فرکانس میدان شکاف هوایی بالاتر، ریپل گشتاور کمتر و وضوح انکودر بالاتر را به همراه دارند.

هر تعداد قطب به یک فیکسچر مغناطیسی اختصاصی نیاز دارد - قطب‌های بیشتر به معنای طراحی و ساخت فیکسچر پیچیده‌تر است.

می‌تواند به صورت مغناطش شعاعی چند قطبی (متناوب ID-OD) یا مغناطش محوری چند قطبی (متناوب end-face) پیاده‌سازی شود.

کاربردهای معمول:روتورهای موتور BLDC/PMSM، انکودرهای مغناطیسی، موتورهای گشتاور، موتورهای درایو مستقیم. در فولزن، تعداد قطب‌های رایج برای آهنرباهای حلقه‌ای چند قطبی 8/10/12/14/16/24/32/48/64/72 قطب است.

مقایسه الگوی مغناطیسی: اعداد عملکرد

جدول زیر پارامترهای کلیدی عملکرد را که مهندسان هنگام انتخاب الگوی مغناطیسی برای کاربرد خود باید مقایسه کنند، گردآوری کرده است.

پارامتر	محوری	قطری	شعاعی (تک قطب-جفت)	شعاعی چند قطبی
جهت میدان	ضخامت (N-face → S-face)	مقطع عرضی	شناسه → قطر خارجی	NS متناوب محیطی
استفاده از انرژی مغناطیسی	پایه (100%)	۸۰-۸۵٪	۱۵ تا ۲۰ درصد بالاتر از محوری	همانند رادیال، با تلفات چند قطبی جزئی
پیچیدگی فیکسچر	پایین‌ترین (صفحات موازی)	متوسط ​​(صفحات با قطر زیاد)	هسته‌های قطب بالا (ID-OD)	بالاترین (هسته‌های چند قطبی)
سطح هزینه ثابت	$	$$	$$-$$$	$$$-$$$$
بازده	>98%	>95%	>۹۳٪	>90% (با قطب‌های بیشتر کاهش می‌یابد)
تعداد قطب‌های معمول	۱ جفت (۲ میله)	۱ جفت (۲ میله)	۱ جفت (۲ میله)	۴ تا ۳۶ جفت (۸ تا ۷۲ تیرک)
زمان تحویل (شامل زمان ثابت)	استاندارد	+3-5 روز	+5-7 روز	+7-14 روز
مناسب بودن موتور	کم	کم (برای حلقه مناسب نیست)	بالا	بالاترین
مناسب بودن رمزگذار	مناسب نیست	مناسب نیست	وضوح پایین	وضوح بالا

 

این داده‌ها یک واقعیت اساسی را آشکار می‌کنند: اگرچه مغناطیس‌سازی شعاعی (شامل چند قطبی) هزینه‌های ثابت بالاتر و زمان تحویل طولانی‌تری دارد، اما مصرف انرژی مغناطیسی و سازگاری موتور آن بسیار بیشتر از مغناطیس‌سازی محوری است. به همین دلیل است که در بین مشتریان موتور فولزن، بیش از 70٪ مغناطیس‌سازی شعاعی یا چند قطبی را انتخاب می‌کنند.

[نکته] سطوح هزینه فیکسچر، مراجع نسبی هستند. هزینه‌های واقعی به قطر خارجی حلقه، ضخامت دیواره و تعداد قطب‌ها بستگی دارد. یک فیکسچر چند قطبی ۸ قطبی برای قطر خارجی ۳۰ میلی‌متر تقریباً ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ دلار قیمت دارد؛ یک فیکسچر ۲۴ قطبی برای قطر خارجی ۶۰ میلی‌متر تقریباً ۲۵۰۰ تا ۴۰۰۰ دلار قیمت دارد.

نوع موتور → الگوی مغناطیسی شدن: ماتریس تصمیم‌گیری

این ماتریس، بر اساس داده‌های تولید ما از Fullzen Technology، رایج‌ترین معماری‌های موتور را به الگوی بهینه مغناطیس‌شدگی آنها نگاشت می‌کند.

این چیزی است که تقریباً هیچ رقیبی ارائه نمی‌دهد - یک ماتریس تصمیم‌گیری سرراست که می‌توانید مستقیماً از آن پیروی کنید. معماری‌های مختلف موتور، الزامات کاملاً متفاوتی برای حالت مغناطیسی‌سازی دارند؛ انتخاب نادرست نه تنها عملکرد را کاهش می‌دهد، بلکه به سادگی کار نمی‌کند.

موتورهای BLDC Inrunner

موتورهای BLDC درون‌راننده:استاتور در بیرون، روتور (آهنربا) در داخل می‌چرخد.

حالت مغناطیسی توصیه شده:مغناطش شعاعی چند قطبی (جهت ID به OD، NS متناوب)

تعداد قطب‌های معمول:۸/۱۰/۱۲/۱۴ تیر (۴ تا ۷ جفت تیر)

دلیل:میدان شعاعی مستقیماً از شکاف هوایی عبور می‌کند و با میدان دوار تولید شده توسط سیم‌پیچ‌های استاتور هماهنگ می‌شود. تعداد قطب‌های بالاتر، ریپل گشتاور کمتری را به همراه دارد.

سهم حمل و نقل فولزن: در میان مشتریان BLDC داخلی، ۹۵٪ مغناطش شعاعی چند قطبی را انتخاب می‌کنند.

موتورهای BLDC Outrunner

موتورهای BLDC پیشرو:روتور (آهنربا) که در بیرون می‌چرخد، استاتور در داخل. در پهپادها و کاربردهای درایو مستقیم کم‌سرعت رایج است.

حالت مغناطیسی توصیه شده:مغناطش شعاعی چند قطبی (جهت OD به ID، NS متناوب - خلاف جهت inrunners)

تعداد قطب‌های معمول:۱۲/۱۴/۱۶/۲۴ تیر (۶ تا ۱۲ جفت تیر)

دلیل:آهنرباهای روتور جلویی، استاتور را احاطه کرده‌اند؛ میدان شعاعی از OD به ID امتداد دارد و دوباره با مسیر شار شکاف هوایی همسو می‌شود.

توجه: تعداد قطب‌ها معمولاً ۲ تا ۴ قطب بیشتر از ورودی‌ها است زیرا خروجی‌ها قطر بزرگتری دارند و می‌توانند قطب‌های بیشتری را در خود جای دهند.

PMSM و سروو موتورها

حالت مغناطیسی توصیه شده:مغناطش شعاعی چند قطبی (آرایه‌های هالباخ ​​ممکن است در کاربردهای سطح بالا استفاده شوند)

تعداد قطب‌های معمول:۸/۱۰/۱۲ تیرک

آرایه هالباخ:یک آرایش مغناطیسی ویژه که میدان را از یک طرف تقویت می‌کند و در طرف دیگر آن را خنثی می‌کند. مناسب برای سروو موتورها با نیاز به چگالی گشتاور بسیار بالا.

قابلیت فولزن:از مغناطش آرایه Halbach، با حداقل OD 25 میلی‌متر و حداکثر OD 120 میلی‌متر پشتیبانی می‌کند.

موتورهای پله‌ای

حالت مغناطیسی توصیه شده:مغناطش شعاعی چند قطبی

تعداد قطب‌های معمول:۵۰ دندانه (۱۰۰ قطب) برای ساخت موتور پله‌ای هیبریدی استاندارد است.

توجه:ساختارهای روتور موتور پله‌ای کاملاً خاص هستند - معمولاً نه آهنرباهای حلقه‌ای ساده، بلکه ساختارهای دندانه‌دار با قطب‌های پنجه مانند. با این حال، برخی از موتورهای پله‌ای آهنربای دائمی رده بالا از آهنرباهای حلقه‌ای چند قطبی استفاده می‌کنند.

انکودرهای مغناطیسی و حسگرهای موقعیت

حالت مغناطیسی توصیه شده:مغناطش شعاعی چند قطبی (یا حلقه‌های چند قطبی NdFeB پیوندی)

تعداد قطب‌های معمول:۳۲/۶۴/۱۲۸/۲۵۶ قطب - تعداد قطب‌ها مستقیماً وضوح انکودر را تعیین می‌کند.

انتخاب مواد:حلقه‌های انکودر با تعداد قطب بالا معمولاً از NdFeB پیوندی ایزوتروپیک استفاده می‌کنند، زیرا مواد پیوندی می‌توانند بدون محدودیت جهت‌گیری پرس، قالب‌گیری تزریقی شده و آزادانه مغناطیسی شوند.

پارامترهای کلیدی:دقت زاویه‌ای بین قطبی <0.5°، خلوص سینوسی شکل موج میدان مغناطیسی >99%.

[نکته] الزامات دقت حلقه انکودر بسیار بالاتر از الزامات مربوط به آهنرباهای موتور است. در فولزن، حلقه‌های انکودر در یک خط تولید اختصاصی تولید می‌شوند و تلرانس گام قطب در محدوده ±0.02 میلی‌متر کنترل می‌شود.

موتورهای شار محوری (کاربردهای نوظهور)

حالت مغناطیسی توصیه شده:مغناطش محوری یا مغناطش محوری چند قطبی

توضیح:موتورهای شار محوری (موتورهای دیسکی) جهت مدار مغناطیسی متفاوتی نسبت به موتورهای شار شعاعی دارند - میدان به صورت محوری در شکاف هوایی جریان دارد. این موتورها شاهد رشد سریعی در وسایل نقلیه با انرژی جدید و رباتیک هستند.

وضعیت فعلی:شرکت فولزن (Fullzen) عرضه نمونه‌های آهنربای حلقه‌ای چندقطبی محوری را برای مشتریان موتور شار محوری، با قطر خارجی (OD) در محدوده ۴۰ تا ۲۰۰ میلی‌متر آغاز کرده است.

انتخاب تعداد قطب: در واقع به چند قطب نیاز دارید؟

تعداد قطب‌ها مستقیماً بر چگالی گشتاور، گشتاور دندانه‌ای و وضوح انکودر تأثیر می‌گذارد - اما محدودیت‌های فیزیکی بر اساس قطر حلقه و حداقل عرض قوس قطب وجود دارد.

قطب‌های بیشتر در یک حلقه چند قطبی همیشه بهتر نیست. انتخاب تعداد قطب نیاز به ایجاد تعادل بین سه عامل دارد: چگالی گشتاور، گشتاور دندانه‌ای و محدودیت‌های فیزیکی.

تعداد قطب‌ها در مقابل چگالی گشتاور

تأثیر افزایش تعداد قطب‌ها بر چگالی گشتاور:

۴ قطب → ۸ قطب: چگالی گشتاور تقریباً ۱۲ تا ۱۸ درصد افزایش می‌یابد

۸ قطب → ۱۶ قطب: چگالی گشتاور تقریباً ۸ تا ۱۲ درصد افزایش می‌یابد

۱۶ قطب → ۲۴ قطب: چگالی گشتاور تقریباً ۵ تا ۸ درصد افزایش می‌یابد

بالای ۲۴ قطب: پیشرفت متوقف می‌شود؛ بازده نزولی آغاز می‌شود.

الگو واضح است: بیشترین سود از ارتقاء تعداد قطب‌های کمتر به بیشتر حاصل می‌شود. ۸ قطب به طور قابل توجهی بهتر از ۴ قطب هستند، اما ۲۴ قطب تنها کمی بهتر از ۱۶ قطب هستند.

تعداد قطب‌ها در مقابل گشتاور دندانه‌ای

گشتاور دندانه‌ای - ریپل گشتاور در زمانی که موتور خاموش است - مستقیماً باعث لرزش و سر و صدا در سرعت‌های پایین می‌شود. تعداد قطب‌های بالاتر گشتاور دندانه‌ای را کاهش می‌دهد:

۴ قطب:بالاترین گشتاور دندانه‌ای؛ مناسب برای کاربردهایی با نیاز به نرمی کم.

۸ تا ۱۲ تیرک:گشتاور دندانه‌ای به طور قابل توجهی کاهش یافته است؛ اکثر کاربردهای BLDC را پوشش می‌دهد.

۱۶+ تیرک:گشتاور دندانه‌ای بسیار پایین؛ مناسب برای سروو موتورهای دقیق و درایو مستقیم با سرعت پایین.

تأثیر تعداد قطب‌ها بر گشتاور دندانه‌ای بارزتر از تأثیر آن بر چگالی گشتاور است - به همین دلیل است که بسیاری از مشتریان هنگام بهینه‌سازی نرمی موتور، افزایش تعداد قطب‌ها را انتخاب می‌کنند.

محدودیت‌های حداکثر تعداد قطب

تعداد قطب‌ها را نمی‌توان به دلخواه افزایش داد؛ سه محدودیت فیزیکی اعمال می‌شود:

حداقل عرض قوس قطب:هر قطب به حداقل ۳ میلی‌متر عرض قوس نیاز دارد (برای NdFeB زینتر شده). در کمتر از این مقدار، مغناطش ناهموار و قدرت میدان ناپایدار می‌شود.

محدودیت OD:تعداد قطب × عرض قوس قطب ≤ π × قطر خارجی. به عنوان مثال، یک حلقه با قطر خارجی 30 میلی‌متری دارای محیط بیرونی ≈94 میلی‌متر است که حداکثر تقریباً 31 قطب را امکان‌پذیر می‌کند - اما با احتساب شکاف‌های بین قطبی، حد عملی 20 تا 24 قطب است.

دقت فیکسچر مغناطیسی:تعداد قطب‌های بیشتر، دقت موقعیت‌یابی بالاتری را برای هر هسته قطب در فیکسچر می‌طلبد. در تعداد بالای ۲۴ قطب، هزینه‌های فیکسچر به شدت افزایش می‌یابد.

در Fullzen Technology، ما برای قطر خارجی کمتر از 30 میلی‌متر، 8 تا 16 تیر، برای قطر خارجی 30 تا 60 میلی‌متر، 12 تا 24 تیر و برای قطر خارجی 60 تا 100 میلی‌متر، 16 تا 32 تیر را توصیه می‌کنیم. کاربردهای بیش از 32 تیر نیاز به ارزیابی امکان‌سنجی جداگانه دارند.

[نکته] حد بالای تعداد قطب‌ها تحت تأثیر ضخامت دیواره نیز قرار دارد. حلقه‌های دیواره نازک (ضخامت دیواره کمتر از 3 میلی‌متر) به دلیل افزایش نشت شار بین قطبی، حد پایین تری برای تعداد قطب‌ها دارند. برای محاسبات خاص، لطفاً با تیم مهندسی ما تماس بگیرید.

فرآیند مغناطیسی شدن: آنچه در پشت صحنه اتفاق می‌افتد

مرحله مغناطیس‌سازی آخرین و برگشت‌ناپذیرترین مرحله در تولید آهنربای حلقه‌ای است - در اینجا آنچه در کارگاه ما اتفاق می‌افتد و چگونگی تأثیر آن بر جدول زمانی و هزینه شما آورده شده است.

طراحی و هزینه فیکسچر مغناطیسی

فیکسچر مغناطیسی کننده مهمترین جزء در فرآیند مغناطیسی سازی است. روش های مختلف مغناطیسی سازی با ساختارهای مختلف فیکسچر مطابقت دارند:

فیکسچر مغناطیسی محوری:دو صفحه مسی موازی - ساده‌ترین ساختار، کمترین هزینه (۱۰۰ تا ۳۰۰ دلار). عمومیت خوب؛ می‌توان از وسایل در گریدهای مختلف با اندازه یکسان به طور مشترک استفاده کرد.

فیکسچر مغناطش شعاعی:ساختار هسته قطب داخلی + غلاف قطب خارجی، که نیاز به تمرکز دقیق (کمتر از 0.05 میلی‌متر) دارد. هزینه: 600 تا 2000 دلار (بسته به اندازه).

فیکسچر مغناطیسی چند قطبی:هر قطب مربوط به یک هسته قطب مستقل است؛ قطب‌های بیشتر به معنای پیچیدگی بیشتر است. فیکسچر ۸ قطبی: ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ دلار؛ ۲۴ قطبی: ۲۵۰۰ تا ۴۰۰۰ دلار؛ ۴۸+ قطب: ۵۰۰۰ تا ۸۰۰۰ دلار.

فیکسچرها یک سرمایه‌گذاری یک‌باره هستند - اگر سفارش شما نیاز به تولید مداوم با تعداد قطب یکسان داشته باشد، هزینه فیکسچر به هزینه بسیار کمی برای هر قطعه تبدیل می‌شود. در مراحل آزمایشی، توصیه می‌کنیم برای اعتبارسنجی طراحی مدار مغناطیسی، با تعداد قطب پایین‌تری شروع کنید.

پارامترهای مغناطیس پالسی

مغناطش فرآیندی است که در آن از یک میدان مغناطیسی قوی آنی برای چرخاندن تمام حوزه‌های مغناطیسی به جهت هدف استفاده می‌شود. پارامترهای کلیدی:

قدرت میدان:برای رسیدن به مغناطش کامل، باید از وادارندگی ذاتی ماده (Hcj) فراتر رود. N42 به بیش از 955 کیلوآمپر بر متر نیاز دارد؛ 42SH به بیش از 1710 کیلوآمپر بر متر نیاز دارد.

عرض پالس:معمولاً 0.5 تا 5 میلی‌ثانیه، بسته به حجم آهنربا و جنس آن.

معیار اشباع:شار را پس از مغناطیسی شدن اندازه‌گیری کنید؛ اگر انحراف از مقدار استاندارد بیش از ۳٪ باشد، مغناطیسی شدن کافی نیست و انرژی پالس باید افزایش یابد.

در کارگاه مغناطیس‌سازی شرکت فولزن تکنولوژی، ما از یک مغناطیس‌ساز پالسی ۵۰۰۰ ولت / ۱،۰۰۰،۰۰۰ میکروفاراد استفاده می‌کنیم که قادر به برآورده کردن نیازهای مغناطیس‌سازی از گریدهای N35 تا ۵۰EH و از ۲ تا ۷۲ قطب است.

تفاوت‌های مغناطیسی حلقه‌ای متخلخل، پیوندی و قالب‌گیری تزریقی

فرآیندهای مغناطیسی شدن در بین سه نوع ماده تفاوت قابل توجهی دارند:

NdFeB زینتر شده (ناهمسانگرد): برای مغناطش کامل به میدان‌های پالسی بسیار قوی (>3 تسلا) نیاز دارد. جهت‌گیری در حین پرسکاری تعیین می‌شود؛ جهت مغناطش باید با جهت‌گیری همسو باشد. پس از مغناطش برگشت‌ناپذیر است.

NdFeB پیوندی (ایزوتروپیک): بدون جهت‌گیری ترجیحی؛ می‌تواند در هر جهتی مغناطیسی شود. به قدرت میدان مغناطیسی کمتری نیاز دارد (>1.5 T)؛ مغناطش چند قطبی به راحتی الگوهای پیچیده‌ای را ایجاد می‌کند. اما حداکثر انرژی تولیدی 30 تا 40 درصد کمتر از تف‌جوشی است.

NdFeB قالب‌گیری تزریقی (ایزوتروپیک): کمترین عملکرد مغناطیسی (BHmax ≈5-10 MGOe)، اما می‌تواند به صورت قالب‌گیری تزریقی به شکل‌های پیچیده قالب‌گیری شود و پس از آن مغناطیسی شود. مناسب برای اشکال نامنظم و حلقه‌های چند قطبی بسیار نازک.

اینکه کدام ماده را برای حلقه مغناطیسی خود انتخاب کنید، به اولویت‌بندی کاربرد شما از نظر عملکرد مغناطیسی در مقابل پیچیدگی الگوی مغناطیسی بستگی دارد. برای عملکرد بالا، متخلخل و برای الگوهای پیچیده، پیوندی را انتخاب کنید.

بازرسی کیفیت پس از مغناطیسی کردن

هر حلقه مغناطیسی باید قبل از حمل و نقل، بازرسی را پشت سر بگذارد - در اینجا سه ​​روش استاندارد که ما در Fullzen Technology استفاده می‌کنیم و آنچه را که هر یک تأیید می‌کند، آورده شده است.

اندازه‌گیری کویل هلمهولتز (شار کل)

سیم‌پیچ هلمهولتز شار مغناطیسی کل آهنربا را اندازه‌گیری می‌کند - اساسی‌ترین روش برای تأیید مغناطیس‌شدگی کامل.

اصل:آهنربا را درون سیم‌پیچ هلمهولتز قرار دهید، ولتاژ القایی را اندازه‌گیری کنید و شار کل را محاسبه کنید.

هدف:تأیید کنید که مغناطش به اشباع رسیده و مقادیر شار در محدوده مجاز (معمولاً ±5%) هستند.

محدودیت:فقط می‌تواند شار کل را اندازه‌گیری کند؛ نمی‌تواند تعیین کند که آیا توزیع میدان یکنواخت است یا اینکه تقارن بین قطبی وجود دارد.

هر آهنربای فولزن قبل از ارسال باید آزمایش کویل هلمهولتز را با موفقیت پشت سر بگذارد - این اولین گام در فرآیند استاندارد کنترل کیفیت ما است.

اسکن پروب هال (توزیع میدانی)

اسکن پروب هال، توزیع میدان مغناطیسی را در سطح آهنربا اندازه‌گیری می‌کند - که به ویژه برای حلقه‌های چند قطبی مهم است.

اصل:یک کاوشگر اثر هال می‌چرخد و در امتداد سطح آهنربا اسکن می‌کند و قدرت میدان را در هر موقعیت زاویه‌ای ثبت می‌کند.

هدف:تقارن بین قطبی، شکل موج میدان (خلوص سینوسی/مربعی) و سازگاری گام قطب در حلقه‌های چند قطبی را بررسی کنید.

معیار کلیدی:انحراف میدان بین قطب‌های مجاور نباید از ±۳٪ تجاوز کند؛ حلقه‌های انکودر به ±۱٪ نیاز دارند.

مشتریان انکودر معمولاً به گزارش‌های اسکن پروب هال نیاز دارند. در فولزن، این یک مورد استاندارد کنترل کیفیت برای حلقه‌های انکودر است.

روش پودر آهن (بررسی سریع چشمی)

روش پودر آهن، شهودی‌ترین روش بازرسی کیفی است - پودر آهن پاشیده شده روی سطح آهنربا در امتداد خطوط شار همسو می‌شود و مستقیماً توزیع میدان را آشکار می‌کند.

هدف:تأیید سریع اینکه جهت مغناطیسی صحیح است، تعداد قطب‌ها صحیح است و هیچ نقص مغناطیسی آشکاری وجود ندارد.

محدودیت:فقط کیفی؛ هیچ مقدار عددی ارائه نمی‌دهد. دقت آن بسیار کمتر از اسکن پروب هال است.

روش پودر آهن معمولاً برای بازرسی اولیه محصول و مرتب‌سازی سریع در خط تولید استفاده می‌شود - برای کنترل کیفیت خروجی مناسب نیست، اما برای بازرسی ورودی و تأیید سریع پس از مغناطیس‌زدایی عالی است.

سوالات متداول

س: آیا می‌توان یک آهنربای حلقه‌ای را پس از مغناطش اولیه، در جهت دیگری دوباره مغناطیده کرد؟

پاسخ: خیر. برای آهنرباهای حلقه‌ای NdFeB متخلخل، جهت مغناطیسی در مرحله پرس تعیین می‌شود. پس از مغناطیسی شدن، مغناطیسی کردن مجدد در جهت متفاوت کارساز نخواهد بود زیرا حوزه‌های مغناطیسی از قبل هم‌تراز شده‌اند. اگر نیاز به تغییر جهت مغناطیسی شدن دارید، باید آهنرباهای جدیدی را با جهت صحیح مشخص شده قبل از پرس سفارش دهید. در Fullzen Technology، ما جهت مغناطیسی شدن را در مرحله بررسی نقشه تأیید می‌کنیم تا از این مشکل جلوگیری شود.

س: یک آهنربای حلقه‌ای با قطر خارجی 30 میلی‌متر چند قطب را می‌تواند پشتیبانی کند؟

الف) یک آهنربای حلقه‌ای با قطر خارجی 30 میلی‌متر، بسته به ضخامت دیواره و حداقل عرض قوس قطبی، معمولاً می‌تواند تا 16 تا 20 قطب را پشتیبانی کند. با حداقل قوس قطبی 3 میلی‌متر، محیط بیرونی حداکثر تقریباً 31 قطب را مجاز می‌کند، اما محدودیت‌های عملی - دقت فیکسچر مغناطیسی، ضخامت دیواره و نشت شار بین قطبی - اکثر طرح‌ها را به 16 تا 20 قطب محدود می‌کند. توصیه می‌کنیم قبل از سفارش فیکسچرها، تعداد قطب‌های خود را با تیم مهندسی ما تأیید کنید.

س: چرا مغناطش شعاعی گران‌تر از محوری است؟

الف) مغناطش شعاعی به یک فیکسچر سفارشی نیاز دارد که یک میدان شعاعی قوی از قطر داخلی تا قطر خارجی تولید کند، که طراحی و ساخت آن پیچیده‌تر از یک فیکسچر صفحه‌ای محوری ساده است. فیکسچرهای شعاعی معمولاً 5 تا 20 برابر بیشتر از فیکسچرهای محوری قیمت دارند (600 تا 6000 دلار + بسته به اندازه حلقه و تعداد قطب). علاوه بر این، مغناطش شعاعی به دلیل الزامات قدرت میدان بالاتر و دقت ترازبندی مورد نیاز، نرخ بازده پایین‌تری دارد (معمولاً 90 تا 95٪ در مقابل 98٪ + برای محوری).

س: کدام الگوی مغناطیسی برای موتورهای BLDC بهترین است؟

الف) برای اکثر موتورهای BLDC، مغناطش شعاعی چند قطبی انتخاب استاندارد است. موتورهای BLDC نوع Inrunner معمولاً از ۸ تا ۱۴ قطب استفاده می‌کنند؛ موتورهای outrunner از ۱۲ تا ۲۴ قطب استفاده می‌کنند. جهت میدان شعاعی (ID-to-OD) با مسیر شار فاصله هوایی همسو می‌شود و ۱۵ تا ۲۰ درصد بهره‌وری بیشتری نسبت به مغناطش محوری ارائه می‌دهد. در Fullzen Technology، بیش از ۷۰ درصد از سفارشات مشتریان موتور ما، مغناطش شعاعی چند قطبی را مشخص می‌کنند.

س: حداکثر دمای کارکرد برای آهنرباهای حلقه‌ای چند قطبی چقدر است؟

الف) آهنرباهای حلقه‌ای چند قطبی از همان محدودیت‌های دمایی آهنرباهای حلقه‌ای استاندارد پیروی می‌کنند - گریدهای N35-N45 تا 80 درجه سانتیگراد کار می‌کنند، در حالی که گریدهای SH تا 150 درجه سانتیگراد و گریدهای UH تا 180 درجه سانتیگراد را تحمل می‌کنند. با این حال، حلقه‌های چند قطبی در دماهای بالا با خطر مغناطیس‌زدایی بیشتری مواجه هستند زیرا بخش‌های نازک قطب مقاومت خود-مغناطیس‌زدایی کمتری دارند. برای کاربردهای موتور بالاتر از 120 درجه سانتیگراد، توصیه می‌کنیم از گرید 38SH یا 40UH به جای N42 استاندارد استفاده کنید.