Từ hóa trục, từ hóa xuyên tâm và từ hóa đa cực: Làm thế nào để chọn kiểu từ hóa phù hợp?

Câu trả lời nhanh:Đối với nam châm vòng neodymium, từ hóa trục phù hợp với các ứng dụng giữ và ghép nối đơn giản; từ hóa xuyên tâm (từ đường kính trong đến đường kính ngoài) là tiêu chuẩn cho động cơ BLDC và PMSM, nơi các đường sức từ phải đi qua khe hở không khí; từ hóa xuyên tâm đa cực (8–72 cực) là mặc định cho các động cơ và bộ mã hóa chính xác. Hiệu suất sử dụng xuyên tâm cao hơn 15–20% so với từ hóa trục. Số cực bị giới hạn bởi chiều rộng cung cực tối thiểu (thường là 3 mm) và khả năng của thiết bị từ hóa.

Bài viết này dựa trên dữ liệu sản xuất thực tế từ...Công ty Fullzen TechnologyHội thảo về từ hóa giúp bạn giải quyết các vấn đề cốt lõi trong việc lựa chọn hướng từ hóa:

Sự khác biệt về phân bố từ trường giữa bốn chế độ từ hóa — trục, đường kính, xuyên tâm và đa cực (không chỉ là định nghĩa, mà còn là so sánh định lượng)

Ma trận quyết định loại động cơ theo chế độ từ hóa: nên chọn loại nào cho BLDC/PMSM/động cơ bước/bộ mã hóa

Cơ sở định lượng cho việc lựa chọn số cực: mối quan hệ giữa số cực và mật độ mô-men xoắn, mô-men xoắn răng cưa và hiệu suất.

Dữ liệu thực tế về chi phí và thời gian thực hiện quy trình từ hóa thiết bị.

Quy trình kiểm tra chất lượng tiêu chuẩn sau khi từ hóa

Nguyên lý cơ bản về từ hóa: Tại sao hướng từ hóa lại quan trọng đối với nam châm vòng

Hướng từ hóa không phải là lựa chọn sau khi sản xuất — nó được xác định trong giai đoạn ép và không thể thay đổi sau đó. Hiểu rõ điều này ngay từ đầu sẽ giúp tiết kiệm chi phí thiết kế lại tốn kém.

Cách thiết lập từ hóa trong quá trình sản xuất

Nhiều người cho rằng hướng từ hóa được xác định trong bước từ hóa. Trên thực tế, điều đó không đúng. Đối với nam châm vòng neodymium thiêu kết, hướng định hướng miền được cố định trong giai đoạn ép bằng cách tác dụng từ trường ngoài — đây là đặc điểm xác định của vật liệu dị hướng.

Dưới đây là toàn bộ quy trình:

Giai đoạn ép:Một từ trường định hướng được áp dụng trong khuôn để căn chỉnh trục dễ từ hóa của các hạt Nd₂Fe₁₄B theo hướng mục tiêu.

Giai đoạn thiêu kết:Quá trình nung kết ở nhiệt độ cao "cố định" hướng tinh thể vào phôi.

Giai đoạn từ hóa:Một từ trường mạnh dạng xung sẽ đảo chiều tất cả các miền định hướng — nếu hướng định hướng và hướng từ hóa trùng khớp, hiệu suất từ ​​tính tối ưu sẽ đạt được.

Đây là lý do tại sao hướng từ hóa phải được chỉ định khi đặt hàng: hướng định hướng của khuôn ép được tùy chỉnh theo yêu cầu của bạn. Sau khi quá trình thiêu kết hoàn tất, hướng định hướng không thể thay đổi được.

Vật liệu dị hướng so với vật liệu đẳng hướng: Điều này có ý nghĩa gì đối với thiết kế của bạn?

Trước khi chọn chế độ từ hóa, bạn cần hiểu rõ các phân loại vật liệu cơ bản:

NdFeB thiêu kết dị hướng:Hiệu suất từ ​​tính tối ưu dọc theo trục định hướng; hiệu suất giảm mạnh khi độ lệch vượt quá 30°. Thích hợp cho từ hóa theo trục, xuyên tâm, đường kính và các hướng khác.

NdFeB liên kết đẳng hướng:Không có hướng định hướng ưu tiên; có thể từ hóa theo bất kỳ hướng nào, nhưng tích năng lượng tối đa thấp hơn 30–40% so với vật liệu thiêu kết. Thích hợp cho các kiểu từ hóa đa cực và phức tạp.

NdFeB đúc phun đẳng hướng:Hiệu suất từ ​​tính thấp nhất, nhưng có thể được đúc phun thành các hình dạng phức tạp và hỗ trợ quá trình từ hóa sau đó. Thích hợp cho các hình dạng đặc biệt.

Tại Fullzen Technology, hơn 85% lượng nam châm vòng xuất xưởng hàng tháng là nam châm NdFeB thiêu kết dị hướng — bởi vì khách hàng sản xuất động cơ yêu cầu hiệu suất từ ​​tính cao nhất. Nam châm liên kết chủ yếu được sử dụng cho các vòng mã hóa đa cực.

Tìm hiểu vềnam châm vòng neodymiumtrong các cấu hình tiêu chuẩn và tùy chỉnh (kích thước, dung sai và lựa chọn vật liệu — xem hướng dẫn kích thước của chúng tôi).

Bốn kiểu từ hóa của nam châm vòng

Nam châm vòng hỗ trợ bốn kiểu từ hóa khác nhau, mỗi kiểu tạo ra sự phân bố từ trường khác biệt về cơ bản, quyết định ứng dụng hiệu quả của chúng.

Từ hóa theo trục (Từ hóa một trục xuyên suốt chiều dày)

Từ trường chạy dọc theo hướng trục (độ dày) của nam châm vòng, với cực Bắc nằm ở một mặt và cực Nam ở mặt kia. Đây là phương pháp từ hóa đơn giản và tiết kiệm chi phí nhất.

Đặc trưng:

Trường từ trải dọc theo toàn bộ chiều dày; các đường sức từ chạy từ mặt đầu này đến mặt đầu kia.

Thiết bị từ hóa đơn giản nhất — chỉ cần hai tấm song song là đủ.

Năng suất >98% vì hướng canh tác dễ kiểm soát.

Độ đồng nhất điện trường bề mặt tốt, phù hợp với các trường hợp yêu cầu lực hút đồng đều.

Các ứng dụng điển hình:Khớp nối từ, đồ gá giữ, khóa cửa từ, cảm biến đơn giản. Ít được sử dụng trong động cơ vì từ trường trục không thể xuyên qua khe hở không khí một cách hiệu quả để dẫn động quay rôto.

Từ hóa theo đường kính (mặt cắt ngang)

Từ trường chạy dọc theo hướng đường kính của nam châm vòng, với hướng Bắc ở một phía và hướng Nam ở phía đối diện. Lưu ý: Điều này tương đối hiếm gặp ở nam châm vòng và thường thấy hơn ở nam châm hình trụ/đĩa.

Đặc trưng:

Từ trường chạy ngang qua mặt cắt ngang; các đường sức từ truyền từ một phía của vòng tròn sang phía đối diện.

Phương pháp này đòi hỏi một thiết bị từ hóa đường kính chuyên dụng, có giá thành cao hơn 3-5 lần so với phương pháp từ hóa trục.

Trong nam châm vòng, từ hóa theo đường kính mang lại hiệu quả sử dụng từ trường thấp hơn so với từ hóa theo hướng tâm.

Từ hóa theo đường kính hiếm khi được sử dụng trong nam châm vòng. Nếu ứng dụng của bạn yêu cầu từ trường trải rộng khắp mặt cắt ngang, từ hóa xuyên tâm (từ đường kính trong đến đường kính ngoài) thường là lựa chọn tốt hơn. Từ hóa theo đường kính chủ yếu được sử dụng trong nam châm hình trụ.

Từ hóa xuyên tâm (từ đường kính trong đến đường kính ngoài)

Từ trường chạy theo hướng xuyên tâm — từ đường kính trong (ID) đến đường kính ngoài (OD), hoặc từ OD đến ID. Đây là phương pháp từ hóa phổ biến nhất đối với nam châm vòng trong các ứng dụng động cơ.

Đặc trưng:

Các đường sức từ xuất hiện từ bên trong lỗ khoan, cắt ngang khe hở không khí và vươn tới bề mặt ngoài — hoàn toàn phù hợp với cấu trúc mạch từ của động cơ.

Từ hóa xuyên tâm mang lại hiệu quả sử dụng năng lượng từ trường cao hơn 15–20% so với từ hóa hướng trục vì hướng từ trường trùng với đường dẫn từ thông khe hở không khí.

Cần có một thiết bị từ hóa chuyên dụng từ hóa đường kính trong sang đường kính ngoài, với lõi cực bên trong được đưa vào lỗ khoan và ống bọc cực bên ngoài bao quanh đường kính ngoài.

Độ khó và chi phí của quá trình từ hóa cao hơn so với từ hóa trục (độ phức tạp của thiết bị gấp 5–20 lần).

Các ứng dụng điển hình:Động cơ BLDC, động cơ PMSM, động cơ servo, máy phát điện, khớp nối từ. Tại Fullzen Technology, từ hóa xuyên tâm chiếm hơn 70% đơn đặt hàng từ khách hàng sản xuất động cơ.

Để biết thông tin đầy đủ về thông số kỹ thuật và công suất của nam châm vòng từ hóa xuyên tâm, vui lòng xem trang của chúng tôi.Nam châm vòng từ hóa xuyên tâm dùng cho ứng dụng động cơ.

Từ hóa đa cực (NS xen kẽ)

Các cực Bắc và Nam xen kẽ nhau dọc theo chu vi của nam châm vòng, tạo thành nhiều cặp cực. Đây là lựa chọn tiêu chuẩn cho các động cơ và bộ mã hóa chính xác.

Đặc trưng:

Các cực được bố trí xen kẽ xung quanh chu vi: NSNS..., từ 2 cặp cực (4 cực) đến 36 cặp cực (72 cực).

Càng nhiều cực thì tần số trường khe hở không khí càng cao, độ gợn mô-men xoắn càng thấp và độ phân giải bộ mã hóa càng cao.

Mỗi số cực từ yêu cầu một thiết bị từ hóa chuyên dụng — càng nhiều cực từ thì thiết kế và sản xuất thiết bị càng phức tạp.

Có thể được triển khai dưới dạng từ hóa xuyên tâm đa cực (xen kẽ ID-OD) hoặc từ hóa trục đa cực (xen kẽ mặt cuối).

Các ứng dụng điển hình:rôto động cơ BLDC/PMSMCác loại nam châm vòng đa cực bao gồm: bộ mã hóa từ, động cơ momen xoắn, động cơ truyền động trực tiếp. Tại Fullzen, số cực phổ biến của nam châm vòng đa cực là 8/10/12/14/16/24/32/48/64/72 cực.

So sánh mẫu từ hóa: Các chỉ số hiệu suất

Bảng dưới đây tổng hợp các thông số hiệu suất chính mà các kỹ sư cần so sánh khi lựa chọn kiểu từ hóa cho ứng dụng của họ.

Tham số	Trục	Đường kính	Cực xuyên tâm (Cặp cực đơn)	Đa cực xuyên tâm
Hướng trường	Độ dày (mặt Bắc → mặt Nam)	Mặt cắt ngang	ID → OD	Chu vi xen kẽ NS
Sử dụng năng lượng từ trường	Mức cơ sở (100%)	~80-85%	Cao hơn trục 15–20%	Tương tự như kiểu xuyên tâm, nhưng có tổn hao đa cực nhẹ.
Độ phức tạp của thiết bị	Thấp nhất (các tấm song song)	Trung bình (đĩa đường kính)	Cao (lõi cực ID-OD)	Cao nhất (lõi đa cực)
Mức chi phí trang thiết bị	$	$$	$$-$$$	$$$-$$$$
Năng suất	>98%	>95%	>93%	>90% (tỷ lệ này giảm khi số cực tăng)
Số lượng cực điển hình	1 cặp (2 cột)	1 cặp (2 cột)	1 cặp (2 cột)	4–36 cặp (8–72 cực)
Thời gian giao hàng (bao gồm cả lắp đặt)	Tiêu chuẩn	+3-5 ngày	+5-7 ngày	+7-14 ngày
Tính phù hợp của động cơ	Thấp	Thấp (không thích hợp cho nhẫn)	Cao	Cao nhất
Tính phù hợp của bộ mã hóa	Không phù hợp	Không phù hợp	Độ phân giải thấp	Độ phân giải cao

 

Những dữ liệu này cho thấy một thực tế cốt lõi: mặc dù từ hóa xuyên tâm (bao gồm cả đa cực) có chi phí thiết bị cao hơn và thời gian sản xuất lâu hơn, nhưng khả năng sử dụng năng lượng từ tính và khả năng tương thích với động cơ của nó vượt trội hơn hẳn so với từ hóa hướng trục. Đó là lý do tại sao, trong số các khách hàng động cơ của Fullzen, hơn 70% lựa chọn từ hóa xuyên tâm hoặc đa cực.

[Lưu ý] Mức giá của các thiết bị chiếu sáng chỉ mang tính tham khảo. Chi phí thực tế phụ thuộc vào đường kính ngoài của vòng, độ dày thành và số lượng cực. Một thiết bị chiếu sáng đa cực 8 cực cho đường kính ngoài 30 mm có giá khoảng 800–1.200 đô la; một thiết bị chiếu sáng 24 cực cho đường kính ngoài 60 mm có giá khoảng 2.500–4.000 đô la.

Loại động cơ → Kiểu từ hóa: Ma trận quyết định

Ma trận này thể hiện sự tương ứng giữa các kiến ​​trúc động cơ phổ biến nhất với mô hình từ hóa tối ưu của chúng, dựa trên dữ liệu sản xuất của chúng tôi từ Fullzen Technology.

Đây là điều mà hầu hết các đối thủ cạnh tranh không cung cấp — một ma trận quyết định đơn giản mà bạn có thể làm theo trực tiếp. Các kiến ​​trúc động cơ khác nhau có các yêu cầu hoàn toàn khác nhau đối với chế độ từ hóa; lựa chọn sai không chỉ làm giảm hiệu suất mà còn khiến động cơ không hoạt động.

Động cơ BLDC không chổi than

Động cơ BLDC kiểu Inrunner:Stato ở bên ngoài, rôto (nam châm) quay ở bên trong.

Chế độ từ hóa được khuyến nghị:Từ hóa xuyên tâm đa cực (hướng từ ID đến OD, xen kẽ NS)

Số lượng cột điển hình:8/10/12/14 cực (4–7 cặp cực)

Lý do:Từ trường xuyên tâm cắt ngang khe hở không khí, đồng bộ với từ trường quay do cuộn dây stato tạo ra. Số cực càng cao thì độ gợn mô-men xoắn càng thấp.

Tỷ lệ xuất xưởng của Fullzen: Trong số khách hàng sử dụng động cơ BLDC có chổi than, 95% lựa chọn từ hóa xuyên tâm đa cực.

Động cơ BLDC Outrunner

Động cơ BLDC không chổi than:Rôto (nam châm) quay ở bên ngoài, stato ở bên trong. Thường thấy trong máy bay không người lái và các ứng dụng truyền động trực tiếp tốc độ thấp.

Chế độ từ hóa được khuyến nghị:Từ hóa xuyên tâm đa cực (hướng từ ngoài vào trong, xen kẽ NS — ngược hướng với các vòng dẫn điện)

Số lượng cột điển hình:12/14/16/24 cực (6–12 cặp cực)

Lý do:Các nam châm của chổi than bao quanh stato; từ trường xuyên tâm chạy từ ngoài vào trong, cũng thẳng hàng với đường dẫn từ thông khe hở không khí.

Lưu ý: Số cực của máy phát điện thường cao hơn máy phát điện kiểu vòng vào từ 2–4 cực vì máy phát điện kiểu vòng ra có đường kính lớn hơn và có thể chứa nhiều cực hơn.

Động cơ PMSM và động cơ Servo

Chế độ từ hóa được khuyến nghị:Từ hóa xuyên tâm đa cực (mảng Halbach có thể được sử dụng trong các ứng dụng cao cấp)

Số lượng cột điển hình:8/10/12 cột

Mảng Halbach:Một cấu trúc từ hóa đặc biệt giúp tăng cường từ trường ở một phía trong khi triệt tiêu nó ở phía còn lại. Thích hợp cho các động cơ servo có yêu cầu về mật độ mô-men xoắn cực cao.

Khả năng Fullzen:Hỗ trợ từ hóa mảng Halbach, với đường kính ngoài tối thiểu 25 mm và tối đa 120 mm.

Động cơ bước

Chế độ từ hóa được khuyến nghị:Từ hóa xuyên tâm đa cực

Số lượng cột điển hình:50 răng (100 cực) là tiêu chuẩn cho cấu tạo động cơ bước lai.

Ghi chú:Cấu trúc rôto của động cơ bước khá đặc biệt — thường không phải là nam châm vòng đơn giản mà là cấu trúc cực răng cưa. Tuy nhiên, một số động cơ bước nam châm vĩnh cửu cao cấp có sử dụng nam châm vòng đa cực.

Bộ mã hóa từ tính và cảm biến vị trí

Chế độ từ hóa được khuyến nghị:Từ hóa xuyên tâm đa cực (hoặc các vòng đa cực NdFeB liên kết)

Số lượng cột điển hình:32/64/128/256 cực — số lượng cực quyết định trực tiếp độ phân giải của bộ mã hóa.

Lựa chọn vật liệu:Các vòng mã hóa có số cực cao thường sử dụng NdFeB liên kết đẳng hướng vì vật liệu liên kết có thể được đúc phun và từ hóa tự do mà không bị hạn chế bởi hướng ép.

Các thông số chính:Độ chính xác góc giữa các cực <0,5°, độ tinh khiết hình sin của dạng sóng từ trường >99%.

[Lưu ý] Yêu cầu về độ chính xác của vòng mã hóa cao hơn nhiều so với nam châm động cơ. Tại Fullzen, vòng mã hóa được sản xuất trên dây chuyền sản xuất chuyên dụng, với dung sai bước cực được kiểm soát trong phạm vi ±0,02 mm.

Động cơ từ thông hướng trục (Ứng dụng mới nổi)

Chế độ từ hóa được khuyến nghị:Từ hóa trục hoặc từ hóa trục đa cực

Giải thích:Động cơ từ thông hướng trục (động cơ đĩa) có hướng mạch từ khác với động cơ từ thông hướng tâm — từ trường chạy dọc theo trục qua khe hở không khí. Loại động cơ này đang phát triển nhanh chóng trong các phương tiện năng lượng mới và robot.

Tình trạng hiện tại:Fullzen đã bắt đầu cung cấp các mẫu nam châm vòng đa cực trục cho khách hàng động cơ từ thông trục, với phạm vi đường kính ngoài từ 40–200 mm.

Lựa chọn số lượng cột: Bạn thực sự cần bao nhiêu cột?

Số cực ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ mô-men xoắn, mô-men xoắn răng cưa và độ phân giải của bộ mã hóa — nhưng có những giới hạn vật lý dựa trên đường kính vòng và chiều rộng cung cực tối thiểu.

Nhiều cực hơn trên một vòng đa cực không phải lúc nào cũng tốt hơn. Việc lựa chọn số lượng cực cần cân bằng ba yếu tố: mật độ mô-men xoắn, mô-men xoắn răng cưa và giới hạn vật lý.

Số cực so với mật độ mô-men xoắn

Ảnh hưởng của việc tăng số cực lên mật độ mô-men xoắn:

Từ 4 cực lên 8 cực: Mật độ mô-men xoắn tăng khoảng 12–18%.

Từ 8 cực lên 16 cực: Mật độ mô-men xoắn tăng khoảng 8–12%.

Từ 16 cực lên 24 cực: Mật độ mô-men xoắn tăng khoảng 5–8%.

Trên 24 cực: Sự cải thiện chững lại; hiệu quả giảm dần bắt đầu xuất hiện.

Xu hướng rất rõ ràng: lợi ích lớn nhất đến từ việc nâng cấp từ số lượng cột thấp lên số lượng cột cao hơn. 8 cột tốt hơn đáng kể so với 4 cột, nhưng 24 cột chỉ tốt hơn một chút so với 16 cột.

Số cực so với mô-men xoắn răng cưa

Mô-men xoắn răng cưa — sự dao động mô-men xoắn khi động cơ không được cấp điện — trực tiếp gây ra rung động và tiếng ồn ở tốc độ thấp. Số cực lớn hơn sẽ làm giảm mô-men xoắn răng cưa:

4 cực:Mô-men xoắn răng cưa cao nhất; thích hợp cho các ứng dụng có yêu cầu về độ mượt thấp.

8–12 cực:Mô-men xoắn răng cưa giảm đáng kể; phù hợp với hầu hết các ứng dụng động cơ BLDC.

16+ cột:Mô-men xoắn răng cưa cực thấp; thích hợp cho các động cơ servo chính xác và truyền động trực tiếp tốc độ thấp.

Ảnh hưởng của số cực lên mô-men xoắn răng cưa rõ rệt hơn ảnh hưởng của nó lên mật độ mô-men xoắn — đó là lý do tại sao nhiều khách hàng chọn tăng số cực khi tối ưu hóa độ êm ái của động cơ.

Giới hạn số cực tối đa

Số lượng cột không thể tăng lên một cách tùy ý; có ba ràng buộc vật lý:

Chiều rộng cung cực tối thiểu:Mỗi cực từ yêu cầu độ rộng cung tối thiểu 3 mm (đối với NdFeB thiêu kết). Dưới giá trị này, sự từ hóa trở nên không đồng đều và cường độ từ trường không ổn định.

Ràng buộc OD:Số cực × độ rộng cung cực ≤ π × đường kính ngoài. Ví dụ, một vòng có đường kính ngoài 30 mm có chu vi ngoài khoảng 94 mm, cho phép tối đa khoảng 31 cực — nhưng nếu tính đến khoảng cách giữa các cực, giới hạn thực tế là 20–24 cực.

Độ chính xác của thiết bị từ hóa:Số lượng cực càng nhiều thì độ chính xác định vị trí của mỗi lõi cực trong bộ đèn càng cao. Khi số lượng cực vượt quá 24, chi phí bộ đèn sẽ tăng mạnh.

Tại Fullzen Technology, chúng tôi khuyến nghị 8–16 cực cho đường kính ngoài (OD) dưới 30 mm, 12–24 cực cho OD 30–60 mm và 16–32 cực cho OD 60–100 mm. Các ứng dụng vượt quá 32 cực cần được đánh giá tính khả thi riêng.

[Lưu ý] Giới hạn số cực trên cũng bị ảnh hưởng bởi độ dày thành. Các vòng thành mỏng (độ dày thành <3 mm) có giới hạn số cực thấp hơn do sự rò rỉ từ thông giữa các cực tăng lên. Để biết các tính toán cụ thể, vui lòng liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi.

Quá trình từ hóa: Điều gì xảy ra đằng sau hậu trường?

Bước từ hóa là giai đoạn cuối cùng và không thể đảo ngược trong quá trình sản xuất nam châm vòng — đây là những gì xảy ra trong xưởng của chúng tôi và ảnh hưởng của nó đến tiến độ và chi phí của bạn.

Thiết kế và chi phí của thiết bị từ hóa

Bộ gá từ hóa là thành phần quan trọng nhất trong quá trình từ hóa. Các phương pháp từ hóa khác nhau tương ứng với các cấu trúc gá khác nhau:

Thiết bị từ hóa trục:Hai tấm đồng song song — cấu trúc đơn giản nhất, chi phí thấp nhất (100–300 đô la). Tính phổ biến cao; các thiết bị chiếu sáng có thể được dùng chung cho các loại đèn khác nhau cùng kích thước.

Thiết bị từ hóa xuyên tâm:Cấu tạo gồm lõi cực trong và vỏ cực ngoài, đòi hỏi độ đồng tâm chính xác (<0,05 mm). Giá thành: 600–2.000 đô la (tùy thuộc vào kích thước).

Thiết bị từ hóa đa cực:Mỗi cột tương ứng với một lõi cột độc lập; càng nhiều cột thì độ phức tạp càng cao. Đèn 8 cột: 800–1.200 đô la; 24 cột: 2.500–4.000 đô la; 48 cột trở lên: 5.000–8.000 đô la trở lên.

Bộ gá lắp là khoản đầu tư một lần — nếu đơn đặt hàng của bạn yêu cầu sản xuất liên tục với cùng số cực, chi phí bộ gá lắp sẽ được khấu hao thành chi phí rất thấp trên mỗi sản phẩm. Trong giai đoạn thử nghiệm, chúng tôi khuyên bạn nên bắt đầu với số cực ít hơn để xác thực thiết kế mạch từ.

Thông số từ hóa xung

Từ hóa là quá trình sử dụng một từ trường mạnh tức thời để đảo chiều tất cả các miền từ tính về hướng mục tiêu. Các thông số chính:

Cường độ trường:Để đạt được độ từ hóa hoàn toàn, dòng điện phải vượt quá lực kháng từ nội tại (Hcj) của vật liệu. N42 yêu cầu >955 kA/m; 42SH yêu cầu >1.710 kA/m.

Độ rộng xung:Thông thường là 0,5–5 ms, tùy thuộc vào thể tích và vật liệu của nam châm.

Tiêu chí bão hòa:Đo thông lượng sau khi từ hóa; nếu độ lệch so với giá trị chuẩn vượt quá 3%, quá trình từ hóa chưa đủ và cần tăng năng lượng xung.

Tại xưởng từ hóa của Fullzen Technology, chúng tôi sử dụng máy từ hóa xung 5.000 V / 1.000.000 μF, có khả năng đáp ứng các yêu cầu từ hóa từ cấp N35 đến 50EH và từ 2 đến 72 cực.

Sự khác biệt về từ hóa giữa vòng từ hóa thiêu kết, vòng từ hóa liên kết và vòng từ hóa đúc phun.

Quá trình từ hóa có sự khác biệt đáng kể giữa ba loại vật liệu:

Vật liệu NdFeB thiêu kết (không đẳng hướng): Cần từ trường xung cực mạnh (>3 T) để từ hóa hoàn toàn. Hướng định hướng được thiết lập trong quá trình ép; hướng từ hóa phải trùng với hướng định hướng. Không thể đảo ngược sau khi từ hóa.

NdFeB liên kết (đẳng hướng): Không có hướng định hướng ưu tiên; có thể được từ hóa theo bất kỳ hướng nào. Yêu cầu cường độ từ trường thấp hơn (>1,5 T); từ hóa đa cực dễ dàng tạo ra các hình dạng phức tạp. Nhưng tích năng lượng tối đa thấp hơn 30–40% so với NdFeB thiêu kết.

Nam châm NdFeB đúc phun (đẳng hướng): Hiệu suất từ ​​tính thấp nhất (BHmax ≈5–10 MGOe), nhưng có thể được đúc phun thành các hình dạng phức tạp và từ hóa sau đó. Thích hợp cho các hình dạng bất thường và các vòng đa cực siêu mỏng.

Việc lựa chọn vật liệu cho vòng từ hóa phụ thuộc vào việc ứng dụng của bạn ưu tiên hiệu suất từ ​​tính hay độ phức tạp của mẫu từ hóa. Để đạt hiệu suất cao, hãy chọn vật liệu thiêu kết; đối với các mẫu phức tạp, hãy chọn vật liệu liên kết.

Kiểm tra chất lượng sau quá trình từ hóa

Mỗi chiếc nhẫn từ hóa đều phải trải qua kiểm tra trước khi xuất xưởng — dưới đây là ba phương pháp tiêu chuẩn mà chúng tôi sử dụng tại Fullzen Technology và những gì mỗi phương pháp kiểm tra.

Đo từ thông bằng cuộn dây Helmholtz (Tổng từ thông)

Cuộn dây Helmholtz đo tổng từ thông của nam châm — phương pháp cơ bản nhất để xác minh sự từ hóa hoàn toàn.

Nguyên tắc:Đặt nam châm vào bên trong cuộn dây Helmholtz, đo điện áp cảm ứng và tính toán tổng từ thông.

Mục đích:Kiểm tra xem độ từ hóa đã đạt đến trạng thái bão hòa và giá trị từ thông nằm trong giới hạn cho phép (thường là ±5%).

Hạn chế:Chỉ có thể đo tổng thông lượng; không thể xác định liệu sự phân bố trường có đồng đều hay không hoặc liệu có tồn tại tính đối xứng giữa các cực hay không.

Mỗi nam châm Fullzen đều phải trải qua thử nghiệm cuộn dây Helmholtz trước khi xuất xưởng — đây là bước đầu tiên trong quy trình kiểm soát chất lượng tiêu chuẩn của chúng tôi.

Quét đầu dò Hall (Phân bố trường)

Quét bằng đầu dò Hall đo sự phân bố từ trường trên bề mặt nam châm — điều này đặc biệt quan trọng đối với các vòng đa cực.

Nguyên tắc:Một đầu dò Hall quay và quét dọc theo bề mặt nam châm, ghi lại cường độ từ trường tại mỗi vị trí góc.

Mục đích:Kiểm tra tính đối xứng giữa các cực, dạng sóng trường (độ tinh khiết của sóng hình sin/sóng vuông) và tính nhất quán của bước sóng cực trong các vòng đa cực.

Chỉ số chính:Sai lệch từ trường giữa các cực liền kề không được vượt quá ±3%; vòng mã hóa yêu cầu ±1%.

Khách hàng mua bộ mã hóa thường yêu cầu báo cáo quét đầu dò Hall. Tại Fullzen, đây là một hạng mục kiểm soát chất lượng tiêu chuẩn đối với vòng mã hóa.

Phương pháp bột sắt (Kiểm tra nhanh bằng mắt thường)

Phương pháp bột sắt là phương pháp kiểm tra định tính trực quan nhất — bột sắt rắc lên bề mặt nam châm sẽ sắp xếp dọc theo các đường sức từ, trực tiếp cho thấy sự phân bố từ trường.

Mục đích:Kiểm tra nhanh hướng từ hóa, số cực từ hóa chính xác và không có khuyết tật từ hóa rõ ràng.

Hạn chế:Chỉ mang tính định tính; không cung cấp giá trị số. Độ chính xác thấp hơn nhiều so với phương pháp quét bằng đầu dò Hall.

Phương pháp bột sắt thường được sử dụng để kiểm tra sản phẩm mẫu đầu tiên và phân loại nhanh trên dây chuyền sản xuất — không phù hợp cho kiểm soát chất lượng đầu ra, nhưng rất tốt cho kiểm tra đầu vào và xác nhận nhanh sau khi từ hóa.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Có thể từ hóa lại nam châm vòng theo hướng khác sau khi đã từ hóa lần đầu không?

A: Không. Đối với nam châm vòng NdFeB thiêu kết, hướng từ tính được xác định trong giai đoạn ép. Sau khi đã từ hóa, việc từ hóa lại theo hướng khác sẽ không hiệu quả vì các miền từ tính đã được sắp xếp thẳng hàng. Nếu bạn cần thay đổi hướng từ hóa, bạn phải đặt hàng nam châm mới với hướng chính xác đã được chỉ định trước khi ép. Tại Fullzen Technology, chúng tôi xác nhận hướng từ hóa trong giai đoạn xem xét bản vẽ để tránh vấn đề này.

Hỏi: Một nam châm vòng có đường kính ngoài 30 mm có thể chịu được bao nhiêu cực?

A: Nam châm vòng đường kính ngoài 30 mm thường có thể hỗ trợ tối đa 16–20 cực, tùy thuộc vào độ dày thành và chiều rộng cung cực tối thiểu. Với cung cực tối thiểu 3 mm, chu vi ngoài cho phép tối đa khoảng 31 cực, nhưng các hạn chế thực tế — độ chính xác của thiết bị từ hóa, độ dày thành và sự rò rỉ từ thông giữa các cực — giới hạn hầu hết các thiết kế ở mức 16–20 cực. Chúng tôi khuyên bạn nên xác nhận số lượng cực của mình với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi trước khi đặt hàng thiết bị.

Hỏi: Tại sao từ hóa xuyên tâm lại đắt hơn từ hóa theo trục?

A: Từ hóa xuyên tâm yêu cầu một bộ gá chuyên dụng tạo ra từ trường xuyên tâm mạnh từ đường kính trong đến đường kính ngoài, việc thiết kế và chế tạo bộ gá này phức tạp hơn so với bộ gá tấm từ hóa trục đơn giản. Bộ gá xuyên tâm thường có giá cao hơn từ 5 đến 20 lần so với bộ gá trục (600–6.000 đô la trở lên tùy thuộc vào kích thước vòng và số cực). Ngoài ra, từ hóa xuyên tâm có tỷ lệ thành công thấp hơn (thường là 90–95% so với 98% trở lên đối với từ hóa trục) do yêu cầu về cường độ từ trường cao hơn và độ chính xác căn chỉnh cần thiết.

Hỏi: Kiểu từ hóa nào là tốt nhất cho động cơ BLDC?

A: Đối với hầu hết các động cơ BLDC, từ hóa xuyên tâm đa cực là lựa chọn tiêu chuẩn. Động cơ BLDC kiểu chổi than trong thường sử dụng 8–14 cực; động cơ kiểu chổi than ngoài sử dụng 12–24 cực. Hướng từ trường xuyên tâm (từ đường kính trong đến đường kính ngoài) thẳng hàng với đường dẫn từ thông khe hở không khí, mang lại hiệu suất sử dụng cao hơn 15–20% so với từ hóa hướng trục. Tại Fullzen Technology, hơn 70% đơn đặt hàng động cơ của khách hàng chúng tôi yêu cầu từ hóa xuyên tâm đa cực.

Hỏi: Nhiệt độ hoạt động tối đa của nam châm vòng đa cực là bao nhiêu?

A: Nam châm vòng đa cực tuân theo giới hạn nhiệt độ tương tự như nam châm vòng tiêu chuẩn — các loại N35–N45 hoạt động được đến 80°C, trong khi loại SH chịu được 150°C và loại UH chịu được 180°C. Tuy nhiên, nam châm vòng đa cực có nguy cơ khử từ cao hơn ở nhiệt độ cao vì các phần cực mỏng có khả năng tự khử từ thấp hơn. Đối với các ứng dụng động cơ trên 120°C, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng loại 38SH hoặc 40UH thay vì loại N42 tiêu chuẩn.