Axiálna vs. radiálna vs. viacpólová magnetizácia: Ako si vybrať správny vzor

Rýchla odpoveď:Pre neodýmové prstencové magnety je axiálna magnetizácia vhodná pre jednoduché aplikácie držania a spájania; radiálna (vnútorný-vonkajší) magnetizácia je štandardom pre motory BLDC a PMSM, kde siločiary musia pretínať vzduchovú medzeru; viacpólová radiálna magnetizácia (8 – 72 pólov) je štandardom pre presné motory a enkodéry. Radiálne využitie je o 15 – 20 % vyššie ako axiálne. Počet pólov je obmedzený minimálnou šírkou pólového oblúka (zvyčajne 3 mm) a magnetizačnou kapacitou upínacieho prípravku.

Tento článok, založený na skutočných údajoch o produkcii zFullzen Technologyworkshop o magnetizácii vám pomôže vyriešiť základné problémy pri výbere smeru magnetizácie:

Rozdiely v rozložení poľa medzi štyrmi magnetizačnými režimami – axiálnym, diametrickým, radiálnym a viacpólovým (nielen definície, ale aj kvantitatívne porovnania)

Matica rozhodovania o type motora a režime magnetizácie: ktorý zvoliť pre BLDC/PMSM/krokový motor/enkodéry

Kvantitatívny základ pre výber počtu pólov: vzťahy medzi počtom pólov a hustotou krútiaceho momentu, ozubeným krútiacim momentom a účinnosťou

Reálne údaje o nákladoch na magnetizačné prípravky a dodacích lehotách procesu

Štandardné postupy kontroly kvality po magnetizácii

Základy magnetizácie: Prečo je smer dôležitý pre prstencové magnety

Smer magnetizácie nie je voľbou po výrobe – určuje sa počas fázy lisovania a neskôr sa nedá zmeniť. Pochopenie tejto skutočnosti vopred ušetrí nákladné redizajny.

Ako sa nastavuje magnetizácia počas výroby

Mnoho ľudí predpokladá, že smer magnetizácie je určený počas magnetizácie. V skutočnosti to tak nie je. Pri spekaných neodýmových prstencových magnetoch je smer orientácie domény uzamknutý počas fázy lisovania aplikovaným vonkajším magnetickým poľom – to je určujúca charakteristika anizotropných materiálov.

Tu je celý postup:

Fáza lisovania:V matrici sa aplikuje orientačné magnetické pole, ktoré zarovná os ľahkej magnetizácie zŕn Nd₂Fe₁₄B s cieľovým smerom.

Fáza spekania:Zhutňovanie pri vysokej teplote „zmrazí“ orientáciu kryštálov v polotovare.

Magnetizačný stupeň:Pulzné silné magnetické pole prevráti všetky orientované domény na svoje miesto – ak sa orientácia a smer magnetizácie zhodujú, dosiahne sa optimálny magnetický výkon.

Preto je potrebné pri objednávke špecifikovať smer magnetizácie: smer orientácie lisovacej formy sa prispôsobí vašim požiadavkám. Po dokončení spekania sa orientácia už nedá zmeniť.

Anizotropné vs. izotropné: Čo to znamená pre váš návrh

Pred výberom režimu magnetizácie je potrebné pochopiť základné klasifikácie materiálov:

Anizotropne spekaný NdFeB:Magnetický výkon je optimálny pozdĺž orientačnej osi; výkon prudko klesá pri odchýlke nad 30°. Vhodné pre axiálnu, radiálnu, diametrickú a inú smerovú magnetizáciu.

Izotropne viazaný NdFeB:Žiadny preferenčný smer orientácie; možno magnetizovať v ľubovoľnom smere, ale maximálny energetický produkt je o 30 – 40 % nižší ako pri spekaní. Vhodné pre viacpólové a komplexné magnetizačné vzory.

Izotropne vstrekovaný NdFeB:Najnižší magnetický výkon, ale dá sa vstrekovať do zložitých tvarov a podporuje dodatočnú magnetizáciu. Vhodné pre špeciálne geometrie.

V spoločnosti Fullzen Technology tvoria viac ako 85 % mesačných dodávok prstencových magnetov anizotropne spekané NdFeB – pretože zákazníci s motormi požadujú najvyšší magnetický výkon. Lepené magnety sa používajú predovšetkým pre viacpólové krúžky enkodérov.

Získajte informácie oneodýmové prstencové magnetyv štandardných a zákazkových konfiguráciách (rozmery, tolerancie a výber materiálu – pozrite si našu príručku rozmerov).

Štyri magnetizačné vzory pre prstencové magnety

Kruhové magnety podporujú štyri odlišné magnetizačné vzory, pričom každý z nich vytvára zásadne odlišné rozloženie magnetického poľa, ktoré určuje, ktorým aplikáciám môžu efektívne slúžiť.

Axiálna magnetizácia (jednoosová magnetizácia cez celú hrúbku)

Magnetické pole prebieha pozdĺž axiálneho (hrúbkového) smeru prstencového magnetu, pričom pól N je na jednej čelnej ploche a pól S na druhej. Toto je najjednoduchšia a najlacnejšia metóda magnetizácie.

Charakteristiky:

Pole pretína celý smer hrúbky; čiary toku prebiehajú od jednej koncovej plochy k druhej.

Najjednoduchší magnetizačný prípravok – postačujú dve rovnobežné platne.

Výnos > 98 %, pretože smer poľa sa ľahko ovláda.

Dobrá rovnomernosť povrchového poľa, vhodná pre scenáre vyžadujúce rovnomernú príťažlivosť.

Typické aplikácie:Magnetická spojka, upevňovacie prvky, magnetické zámky dverí, jednoduché senzory. Zriedkavo sa používa v motoroch, pretože axiálne pole nemôže účinne prechádzať vzduchovou medzerou a poháňať rotáciu rotora.

Diametrická magnetizácia (prierez)

Magnetické pole prebieha pozdĺž smeru priemeru prstencového magnetu, s N na jednej strane a S na opačnej strane. Poznámka: Toto je u prstencových magnetov pomerne neobvyklé a je typickejšie pre valcové/kotúčové magnety.

Charakteristiky:

Pole prechádza prierezom; čiary toku prechádzajú z jednej strany prstenca na opačnú stranu.

Vyžaduje si špeciálny diametrický magnetizačný prípravok, ktorý stojí 3–5× viac ako axiálny.

V kruhových magnetoch ponúka diametrická magnetizácia nižšie využitie poľa ako radiálna magnetizácia.

Diametrická magnetizácia sa v kruhových magnetoch používa zriedkavo. Ak vaša aplikácia vyžaduje pole naprieč prierezom, radiálna magnetizácia (vnútorný priemer k vonkajšiemu priemeru) je zvyčajne lepšou voľbou. Diametrická magnetizácia sa používa predovšetkým vo valcových magnetoch.

Radiálna magnetizácia (od vnútorného k vonkajšiemu priemeru)

Magnetické pole prebieha radiálne – od vnútorného priemeru (ID) k vonkajšiemu priemeru (OD) alebo od OD k ID. Toto je najbežnejšia metóda magnetizácie prstencových magnetov v motorových aplikáciách.

Charakteristiky:

Z otvoru vychádzajú čiary magnetického toku, prechádzajú vzduchovou medzerou a dosahujú vonkajší povrch – dokonale zodpovedajú štruktúre magnetického obvodu motora.

Radiálna magnetizácia ponúka o 15 – 20 % vyššie využitie magnetickej energie ako axiálna, pretože smer poľa sa zhoduje s dráhou magnetického toku vzduchovou medzerou.

Vyžaduje si špeciálny magnetizačný prípravok s vnútorným pólovým jadrom vloženým do otvoru a vonkajším pólovým puzdrom obopínajúcim vonkajší priemer.

Náročnosť a náklady na magnetizáciu sú vyššie ako pri axiálnej magnetizácii (zložitosť upínacieho prípravku 5–20× vyššia).

Typické aplikácie:BLDC motory, PMSM motory, servomotory, generátory, magnetické spojky. V spoločnosti Fullzen Technology tvorí radiálna magnetizácia viac ako 70 % objednávok od zákazníkov z oblasti motorov.

Úplné špecifikácie a informácie o kapacite radiálne magnetizovaných prstencových magnetov nájdete v našichRadiálne magnetizované prstencové magnety pre motorové aplikácie.

Viacpólová magnetizácia (striedavá magnetizácia NS)

Póly N a S sa striedajú pozdĺž obvodu prstencového magnetu a tvoria viacero párov pólov. Toto je štandardná voľba pre presné motory a enkodéry.

Charakteristiky:

Póly sa striedajú po obvode: NSNS..., od 2 pólových párov (4 póly) až po 36 pólových párov (72 pólov).

Viac pólov vedie k vyššej frekvencii poľa vzduchovej medzery, nižšiemu zvlneniu krútiaceho momentu a vyššiemu rozlíšeniu enkodéra.

Každý počet pólov vyžaduje samostatné magnetizačné zariadenie – viac pólov znamená zložitejší návrh a výrobu zariadenia.

Môže byť realizovaná ako viacpólová radiálna magnetizácia (striedavá ID-OD) alebo viacpólová axiálna magnetizácia (striedavá čelná plocha).

Typické aplikácie:Rotory motorov BLDC/PMSM, magnetické enkodéry, momentové motory, motory s priamym pohonom. Vo Fullzene je počet spoločných pólov pre viacpólové prstencové magnety 8/10/12/14/16/24/32/48/64/72 pólov.

Porovnanie magnetizačných vzorov: Výkonnostné čísla

V nasledujúcej tabuľke sú uvedené kľúčové výkonnostné parametre, ktoré musia inžinieri porovnať pri výbere magnetizačného vzoru pre svoju aplikáciu.

Parameter	Axiálne	Diametrický	Radiálny (jednopólový)	Viacpólový radiálny
Smer poľa	Hrúbka (N-plocha → S-plocha)	Prierez	ID → OD	Cirkulárne striedavé NS
Využitie magnetickej energie	Východiskový stav (100 %)	~80 – 85 %	o 15–20 % vyššie ako axiálne	Rovnaké ako radiálne, s miernou stratou viacerých pólov
Zložitosť prípravku	Najnižšia (paralelné dosky)	Stredný (priemer platní)	Vysoká (pólové jadrá ID-OD)	Najvyššia (viacpólové jadrá)
Úroveň nákladov na upínacie zariadenia	$	$$	$$-$$$	$$$$-$$$$
Výnos	>98 %	>95 %	>93 %	>90 % (znižuje sa s väčším počtom pólov)
Typický počet pólov	1 pár (2 póly)	1 pár (2 póly)	1 pár (2 póly)	4–36 párov (8–72 pólov)
Dodacia lehota (vrátane upínacieho zariadenia)	Štandard	+3-5 dní	+5-7 dní	+7-14 dní
Vhodnosť motora	Nízka	Nízka (nevhodná pre prstene)	Vysoká	Najvyššia
Vhodnosť enkodéra	Nevhodné	Nevhodné	Nízke rozlíšenie	Vysoké rozlíšenie

 

Tieto údaje odhaľujú jeden kľúčový fakt: hoci radiálna magnetizácia (vrátane viacpólovej) so sebou nesie vyššie náklady na upínacie prvky a dlhšie dodacie lehoty, jej využitie magnetickej energie a kompatibilita s motorom ďaleko prevyšujú axiálnu magnetizáciu. Preto si medzi zákazníkmi motorov spoločnosti Fullzen viac ako 70 % vyberá radiálnu alebo viacpólovú magnetizáciu.

[Poznámka] Úrovne cien svietidiel sú relatívne referenčné hodnoty. Skutočné náklady závisia od vonkajšieho priemeru krúžku, hrúbky steny a počtu pólov. 8-pólové viacpólové svietidlo s vonkajším priemerom 30 mm stojí približne 800 – 1 200 USD; 24-pólové svietidlo s vonkajším priemerom 60 mm stojí približne 2 500 – 4 000 USD.

Typ motora → Vzor magnetizácie: Matica rozhodovania

Táto matica mapuje najbežnejšie architektúry motorov podľa ich optimálneho magnetizačného vzoru na základe našich výrobných údajov od spoločnosti Fullzen Technology.

Toto takmer žiadny konkurent neponúka – priamočiaru rozhodovaciu maticu, ktorú môžete priamo sledovať. Rôzne architektúry motorov majú úplne odlišné požiadavky na režim magnetizácie; nesprávny výber nielenže znižuje výkon – motor jednoducho nebude fungovať.

BLDC Inrunner motory

BLDC motory Inrunner:stator na vonkajšej strane, rotor (magnety) otáčajúci sa na vnútornej strane.

Odporúčaný režim magnetizácie:Viacpólová radiálna magnetizácia (smer od vnútorného k vonkajšiemu smeru, striedavý NS)

Typický počet pólov:8/10/12/14 pólov (4–7 párov pólov)

Dôvod:Radiálne pole prechádza priamo vzduchovou medzerou a synchronizuje sa s rotačným poľom generovaným statorovými vinutiami. Vyšší počet pólov vedie k menšiemu zvlneniu krútiaceho momentu.

Podiel dodávok Fullzen: Spomedzi zákazníkov spoločnosti Inrunner BLDC si 95 % vyberá viacpólovú radiálnu magnetizáciu.

BLDC Outrunner motory

BLDC motory Outrunner:Rotor (magnety) sa otáčajú zvonku, stator vo vnútri. Bežné v dronoch a nízkorýchlostných aplikáciách s priamym pohonom.

Odporúčaný režim magnetizácie:Viacpólová radiálna magnetizácia (smer od vonkajšieho k vnútornému priemeru, striedavý NS – oproti vnútorným vláknam)

Typický počet pólov:12/14/16/24 pólov (6–12 párov pólov)

Dôvod:Magnety outrunnera obklopujú stator; radiálne pole prebieha od vonkajšieho do vnútorného priemeru a opäť sa zhoduje s dráhou magnetického toku vo vzduchovej medzere.

Poznámka: Počet pólov je zvyčajne o 2 – 4 póly vyšší ako pri vnútorných póloch, pretože vonkajšie póly majú väčší priemer a dokážu sa do nich umiestniť viac pólov.

PMSM a servomotory

Odporúčaný režim magnetizácie:Viacpólová radiálna magnetizácia (Halbachove polia sa môžu použiť vo vysokovýkonných aplikáciách)

Typický počet pólov:8/10/12 pólov

Halbachovo pole:Špeciálne usporiadanie magnetizácie, ktoré na jednej strane zosilňuje pole a na druhej strane ho ruší. Vhodné pre servomotory s extrémne vysokými požiadavkami na hustotu krútiaceho momentu.

Schopnosť Fullzen:Podporuje magnetizáciu Halbachovho poľa s minimálnym vonkajším priemerom 25 mm a maximálnym vonkajším priemerom 120 mm.

Krokové motory

Odporúčaný režim magnetizácie:Viacpólová radiálna magnetizácia

Typický počet pólov:Pre konštrukciu hybridného krokového motora je štandardom 50 zubov (100 pólov).

Poznámka:Štruktúry rotorov krokových motorov sú dosť špecifické – zvyčajne nejde o jednoduché prstencové magnety, ale o štruktúry s ozubenými pazúrovými pólmi. Niektoré špičkové krokové motory s permanentnými magnetmi však používajú viacpólové prstencové magnety.

Magnetické enkodéry a snímače polohy

Odporúčaný režim magnetizácie:Viacpólová radiálna magnetizácia (alebo spojené viacpólové krúžky NdFeB)

Typický počet pólov:32/64/128/256 pólov – počet pólov priamo určuje rozlíšenie enkodéra.

Výber materiálu:Krúžky enkodérov s vysokým počtom pólov zvyčajne používajú izotropne spojený NdFeB, pretože spájané materiály sa dajú vstrekovať a voľne magnetizovať bez obmedzení orientácie lisovania.

Kľúčové parametre:Medzipólová uhlová presnosť <0,5°, sínusová čistota priebehu magnetického poľa >99%.

[Poznámka] Požiadavky na presnosť krúžkov enkodéra sú oveľa vyššie ako požiadavky na magnety motorov. V spoločnosti Fullzen sa krúžky enkodéra vyrábajú na špecializovanej výrobnej linke s toleranciou pólového rozstupu kontrolovanou v rozmedzí ±0,02 mm.

Axiálne motory s magnetickým tokom (vznikajúce aplikácie)

Odporúčaný režim magnetizácie:Axiálna magnetizácia alebo viacpólová axiálna magnetizácia

Vysvetlenie:Axiálne motory s magnetickým tokom (kotúčové motory) majú odlišný smer magnetického obvodu od radiálnych motorov s magnetickým tokom – pole prebieha axiálne cez vzduchovú medzeru. Tieto motory zaznamenávajú rýchly rast v oblasti vozidiel s novou energiou a robotiky.

Aktuálny stav:Spoločnosť Fullzen začala dodávať vzorky axiálnych viacpólových prstencových magnetov pre zákazníkov s axiálnymi magnetickými motormi s vonkajším priemerom 40 – 200 mm.

Výber počtu pólov: Koľko pólov vlastne potrebujete?

Počet pólov priamo ovplyvňuje hustotu krútiaceho momentu, krútiaci moment ozubenia a rozlíšenie enkodéra – existujú však fyzikálne limity založené na priemere krúžku a minimálnej šírke pólového oblúka.

Viac pólov na viacpólovom krúžku nie je vždy lepšie. Výber počtu pólov si vyžaduje vyváženie troch faktorov: hustoty krútiaceho momentu, krútiaceho momentu ozubenia a fyzikálnych limitov.

Počet pólov vs. hustota krútiaceho momentu

Vplyv zvýšenia počtu pólov na hustotu krútiaceho momentu:

4 póly → 8 pólov: Hustota krútiaceho momentu sa zvyšuje približne o 12 – 18 %

8 pólov → 16 pólov: Hustota krútiaceho momentu sa zvyšuje približne o 8 – 12 %

16 pólov → 24 pólov: Hustota krútiaceho momentu sa zvyšuje približne o 5 – 8 %

Nad 24 pólmi: Zlepšenie sa splošťuje; nastupujú klesajúce výnosy.

Vzor je jasný: najväčší úžitok prináša prechod z nižšieho na vyšší počet pólov. 8 pólov je výrazne lepších ako 4 póly, ale 24 pólov je len o niečo lepších ako 16 pólov.

Počet pólov vs. krútiaci moment ozubenia

Zubový krútiaci moment – ​​zvlnenie krútiaceho momentu, keď je motor bez napájania – priamo spôsobuje vibrácie a hluk pri nízkych rýchlostiach. Vyšší počet pólov znižuje zubový krútiaci moment:

4 póly:Najvyšší krútiaci moment ozubenia; vhodné pre aplikácie s nízkymi požiadavkami na plynulosť chodu.

8–12 pólov:Výrazne znížený krútiaci moment ozubenia; pokrýva väčšinu aplikácií BLDC.

16+ pólov:Extrémne nízky krútiaci moment ozubeného kolesa; vhodný pre presné servopohony a nízkorýchlostný priamy pohon.

Vplyv počtu pólov na krútiaci moment ozubenia je výraznejší ako jeho vplyv na hustotu krútiaceho momentu – preto sa mnoho zákazníkov pri optimalizácii plynulosti chodu motora rozhodne zvýšiť počet pólov.

Obmedzenia maximálneho počtu pólov

Počet pólov nemožno ľubovoľne zvyšovať; platia tri fyzikálne obmedzenia:

Minimálna šírka oblúka pólu:Každý pól vyžaduje šírku oblúka aspoň 3 mm (pre spekaný NdFeB). Pod touto hodnotou sa magnetizácia stáva nerovnomernou a intenzita poľa nestabilnou.

Obmedzenie OD:Počet pólov × šírka oblúka pólu ≤ π × vonkajší priemer. Napríklad krúžok s vonkajším priemerom 30 mm má vonkajší obvod ≈94 mm, čo umožňuje maximálne približne 31 pólov – ale s prihliadnutím na medzery medzi pólmi je praktický limit 20 – 24 pólov.

Presnosť magnetizačného prípravku:Vyšší počet pólov vyžaduje vyššiu presnosť polohovania pre každé pólové jadro v upínacom prípravku. Nad 24 pólmi sa náklady na upínací prípravok prudko zvyšujú.

V spoločnosti Fullzen Technology odporúčame 8 – 16 pólov pre vonkajší priemer pod 30 mm, 12 – 24 pólov pre vonkajší priemer 30 – 60 mm a 16 – 32 pólov pre vonkajší priemer 60 – 100 mm. Aplikácie presahujúce 32 pólov vyžadujú individuálne posúdenie uskutočniteľnosti.

[Poznámka] Horný limit počtu pólov je ovplyvnený aj hrúbkou steny. Tenkostenné krúžky (hrúbka steny < 3 mm) majú nižšie limity počtu pólov kvôli zvýšenému medzipólovému úniku magnetického toku. Pre konkrétne výpočty kontaktujte náš technický tím.

Proces magnetizácie: Čo sa deje v zákulisí

Krok magnetizácie je poslednou a najnezvratnejšou fázou výroby prstencových magnetov – tu je to, čo sa deje v našej dielni a ako to ovplyvňuje váš časový harmonogram a náklady.

Návrh a cena magnetizačného svietidla

Magnetizačný prípravok je najdôležitejšou súčasťou procesu magnetizácie. Rôzne metódy magnetizácie zodpovedajú rôznym štruktúram prípravkov:

Axiálny magnetizačný prípravok:Dve rovnobežné medené platne – najjednoduchšia konštrukcia, najnižšie náklady (100 – 300 USD). Dobrá univerzálnosť; svietidlá sa dajú zdieľať medzi rôznymi stupňami rovnakej veľkosti.

Radiálny magnetizačný prípravok:Konštrukcia vnútorného pólového jadra + vonkajšieho pólového puzdra, vyžadujúca presnú súososť (<0,05 mm). Cena: 600 – 2 000 USD (v závislosti od veľkosti).

Viacpólový magnetizačný prípravok:Každý pól zodpovedá nezávislému jadru pólu; viac pólov znamená väčšiu zložitosť. 8-pólové svietidlo: 800 – 1 200 USD; 24-pólové: 2 500 – 4 000 USD; 48+ pólov: 5 000 – 8 000+ USD.

Svietidlá sú jednorazovou investíciou – ak vaša objednávka vyžaduje priebežnú výrobu s rovnakým počtom pólov, náklady na svietidlo sa amortizujú na veľmi nízke náklady na kus. V pilotných fázach odporúčame začať s nižším počtom pólov, aby sa overil návrh magnetického obvodu.

Parametre pulznej magnetizácie

Magnetizácia je proces použitia okamžitého silného magnetického poľa na prevrátenie všetkých magnetických domén do cieľovej orientácie. Kľúčové parametre:

Intenzita poľa:Na dosiahnutie plnej magnetizácie musí prekročiť vnútornú koercitivitu materiálu (Hcj). N42 vyžaduje > 955 kA/m; 42SH vyžaduje > 1 710 kA/m.

Šírka impulzu:Typicky 0,5 – 5 ms, v závislosti od objemu a materiálu magnetu.

Kritérium sýtosti:Zmerajte tok po magnetizácii; ak odchýlka od štandardnej hodnoty presiahne 3 %, magnetizácia je nedostatočná a je potrebné zvýšiť energiu impulzu.

V magnetizačnej dielni spoločnosti Fullzen Technology používame pulzný magnetizátor s napätím 5 000 V / 1 000 000 μF, ktorý je schopný splniť požiadavky na magnetizáciu od tried N35 do 50EH a od 2 do 72 pólov.

Rozdiely v magnetizácii spekaných vs. lepených vs. vstrekovaných krúžkov

Procesy magnetizácie sa medzi tromi typmi materiálov výrazne líšia:

Spekaný NdFeB (anizotropný): Pre plnú magnetizáciu vyžaduje extrémne silné pulzné polia (> 3 T). Smer orientácie sa určuje počas lisovania; smer magnetizácie sa musí zhodovať so smerom orientácie. Po zmagnetizovaní je ireverzibilný.

Väzený NdFeB (izotropný): Žiadna preferenčná orientácia; možno magnetizovať v ľubovoľnom smere. Vyžaduje nižšiu intenzitu magnetizačného poľa (> 1,5 T); viacpólová magnetizácia ľahko dosahuje zložité vzory. Maximálny energetický produkt je však o 30 – 40 % nižší ako pri spekaní.

Vstrekovaný NdFeB (izotropný): Najnižší magnetický výkon (BHmax ≈5–10 MGOe), ale dá sa vstrekovať do zložitých tvarov a následne zmagnetizovať. Vhodný pre nepravidelné tvary a ultratenké viacpólové krúžky.

Výber materiálu pre magnetizačný krúžok závisí od uprednostňovania magnetického výkonu v porovnaní so zložitosťou magnetizačného vzoru vo vašej aplikácii. Pre vysoký výkon zvoľte spekaný materiál; pre zložité vzory zvoľte lepený materiál.

Kontrola kvality po magnetizácii

Každý zmagnetizovaný prsteň musí pred odoslaním prejsť kontrolou – tu sú tri štandardné metódy, ktoré používame v spoločnosti Fullzen Technology, a čo každá z nich overuje.

Meranie Helmholtzovej cievky (celkový tok)

Helmholtzova cievka meria celkový magnetický tok magnetu – najzákladnejšiu metódu na overenie úplnej magnetizácie.

Princíp:Umiestnite magnet do Helmholtzovej cievky, zmerajte indukované napätie a vypočítajte celkový magnetický tok.

Účel:Overte, či magnetizácia dosiahla saturáciu a či sú hodnoty magnetického toku v rámci tolerancie (zvyčajne ±5 %).

Obmedzenie:Dokáže merať iba celkový tok; nedokáže určiť, či je rozloženie poľa rovnomerné alebo či existuje symetria medzi pólmi.

Každý magnet Fullzen musí pred odoslaním prejsť testovaním Helmholtzovej cievky – to je prvý krok v našom štandardnom procese kontroly kvality.

Skenovanie Hallovou sondou (rozloženie poľa)

Skenovanie Hallovou sondou meria rozloženie magnetického poľa na povrchu magnetu – čo je obzvlášť dôležité pre viacpólové krúžky.

Princíp:Hallova sonda sa otáča a skenuje pozdĺž povrchu magnetu, pričom zaznamenáva silu poľa v každej uhlovej polohe.

Účel:Overte symetriu medzi pólmi, priebeh poľa (čistota sínusového/štvorcového tvaru vlny) a konzistenciu pólového rozstupu vo viacpólových krúžkoch.

Kľúčová metrika:Odchýlka poľa medzi susednými pólmi by nemala presiahnuť ±3 %; krúžky enkodéra vyžadujú ±1 %.

Zákazníci s enkodérmi zvyčajne požadujú správy o skenovaní Hallovej sondy. V spoločnosti Fullzen je to štandardná položka kontroly kvality pre krúžky enkodérov.

Metóda so železným práškom (rýchla vizuálna kontrola)

Metóda železného prášku je najintuitívnejšia metóda kvalitatívnej kontroly – železný prášok posypaný povrchom magnetu sa zarovná pozdĺž čiar magnetického toku a priamo odhalí rozloženie poľa.

Účel:Rýchle overenie, či je smer magnetizácie správny, počet pólov správny a či nie sú prítomné žiadne zjavné magnetizačné chyby.

Obmedzenie:Len kvalitatívne; neposkytuje žiadne číselné hodnoty. Presnosť je oveľa nižšia ako pri skenovaní Hallovou sondou.

Metóda železného prášku sa zvyčajne používa na kontrolu prvého výrobku a rýchle triedenie na výrobnej linke – nie je vhodná na výstupnú kontrolu kvality, ale je vynikajúca na vstupnú kontrolu a rýchle potvrdenie po magnetizácii.

Často kladené otázky

Otázka: Môže byť prstencový magnet po počiatočnej zmagnetizácii remagnetizovaný v inom smere?

A: Nie. Pri spekaných prstencových magnetoch NdFeB sa magnetická orientácia určuje počas fázy lisovania. Po zmagnetizovaní nebude opätovná magnetizácia v inom smere fungovať, pretože magnetické domény sú už zarovnané. Ak potrebujete zmeniť smer magnetizácie, musíte si pred lisovaním objednať nové magnety so správnou orientáciou. V spoločnosti Fullzen Technology potvrdzujeme smer magnetizácie vo fáze kontroly výkresu, aby sme sa tomuto problému vyhli.

Otázka: Koľko pólov môže uniesť prstencový magnet s vonkajším priemerom 30 mm?

A: Kruhový magnet s vonkajším priemerom 30 mm môže typicky uniesť až 16 – 20 pólov v závislosti od hrúbky steny a minimálnej šírky oblúka pólu. S minimálnym oblúkom pólu 3 mm umožňuje vonkajší obvod maximálne približne 31 pólov, ale praktické obmedzenia – presnosť magnetizačného prípravku, hrúbka steny a medzipólový rozptyl magnetického toku – obmedzujú väčšinu konštrukcií na 16 – 20 pólov. Pred objednaním prípravkov odporúčame overiť si počet pólov s naším technickým tímom.

Otázka: Prečo je radiálna magnetizácia drahšia ako axiálna?

A: Radiálna magnetizácia vyžaduje špeciálny upínač, ktorý generuje silné radiálne pole od vnútorného po vonkajší priemer, čo je zložitejšie na návrh a výrobu ako jednoduchý axiálny doskový upínač. Radiálne upínače zvyčajne stoja 5 až 20-krát viac ako axiálne upínače (viac ako 600 až 6 000 dolárov v závislosti od veľkosti krúžku a počtu pólov). Okrem toho má radiálna magnetizácia nižšiu mieru výťažnosti (zvyčajne 90 – 95 % oproti 98 % a viac pre axiálnu magnetizáciu) kvôli vyšším požiadavkám na intenzitu poľa a presnosti nastavenia.

Otázka: Aký magnetizačný vzor je najlepší pre BLDC motory?

A: Pre väčšinu BLDC motorov je štandardnou voľbou viacpólová radiálna magnetizácia. BLDC motory Inrunner zvyčajne používajú 8 – 14 pólov; motory Outrunner používajú 12 – 24 pólov. Smer radiálneho poľa (vnútorný smer k vonkajšiemu smeru) sa zhoduje s dráhou magnetického toku vzduchovej medzery, čo poskytuje o 15 – 20 % vyššie využitie ako axiálna magnetizácia. V spoločnosti Fullzen Technology viac ako 70 % objednávok našich zákazníkov motorov špecifikuje viacpólovú radiálnu magnetizáciu.

Otázka: Aká je maximálna prevádzková teplota pre viacpólové prstencové magnety?

A: Viacpólové prstencové magnety majú rovnaké teplotné limity ako štandardné prstencové magnety – triedy N35–N45 fungujú do 80 °C, zatiaľ čo triedy SH zvládajú 150 °C a triedy UH zvládajú 180 °C. Viacpólové prstence však čelia vyššiemu riziku demagnetizácie pri zvýšených teplotách, pretože tenké pólové časti majú nižší odpor voči samodemagnetizácii. Pre motorové aplikácie nad 120 °C odporúčame použiť triedu 38SH alebo 40UH namiesto štandardnej N42.