Zrozumienie kierunku anizotropowego w spiekanym NdFeB
Spiekane magnesy neodymowe są anizotropowe – mają preferowany kierunek namagnesowania, który ustala się podczas prasowania w polu magnetycznym. Zielona wypraska (niespiekany proszek) jest ustawiana w polu magnetycznym o natężeniu 1,5-2,0 Tesli, a następnie spiekana. Po spiekaniu magnes można namagnesować tylko w pierwotnym kierunku ułożenia. Namagnesowanie w dowolnym innym kierunku daje słabe, niestabilne pole (zwykle 10-20% Br ustawionego kierunku). W rezultacie nie można „ponownie namagnesować” bloku wciśniętego osiowo w blok namagnesowany diametralnie.
Zatem określenie kierunku magnesowania jest decyzją projektową, która określa oprzyrządowanie do prasowania i proces produkcyjny. Dla danego kształtu magnesu istnieją zazwyczaj dwa możliwe kierunki ułożenia (np. przez grubość lub wzdłuż). Klient musi dokonać wyboru w oparciu o ścieżkę strumienia wymaganą dla aplikacji.
Wyjaśnienie namagnesowania osiowego, średnicowego i promieniowego
Dla magnesu cylindrycznego (wysokość H, średnica D):
Namagnesowanie osiowe: bieguny magnetyczne na dwóch okrągłych ścianach (północ na górze, południe na dolnej ścianie). Pole jest równoległe do osi cylindra. Stosowany w sprzęgłach z magnesami trwałymi, silnikach osiowych i sprężynach magnetycznych.
Namagnesowanie średnicowe: bieguny magnetyczne po przeciwnych stronach zewnętrznej powierzchni cylindra (północ po jednej stronie, południe o 180 stopni naprzeciw). Pole jest prostopadłe do osi i przechodzi przez średnicę. Stosowany w jedno-parowych bezszczotkowych silnikach wentylatorów na prąd stały, czujnikach Halla i małych enkoderach obrotowych.
Namagnesowanie promieniowe: specjalnie do magnesów pierścieniowych (OD, ID). Bieguny znajdują się na wewnętrznych i zewnętrznych powierzchniach cylindrycznych (północ na OD, południe na ID i odwrotnie). Strumień przepływa promieniowo. Stosowany w-wysokoobrotowych wirnikach z pierścieniami wielobiegunowymi i w łożyskach magnetycznych.
Wielo-biegunowy/promieniowy: magnesy są namagnesowane wieloma naprzemiennymi biegunami na obwodzie (np. 4-biegunowe, 8-biegunowe, 12-biegunowe. Po zaprasowaniu wymaga wielobiegunowego uchwytu magnesującego.
Kiedy wybrać magnesowanie promieniowe w przypadku wirników-o dużej prędkości
W przypadku-wirników z magnesami trwałymi o dużej prędkości (powyżej 20 000 obr/min) magnesy łukowe montowane powierzchniowo-poddawane są działaniu sił odśrodkowych. Wielobiegunowy, namagnesowany promieniowo magnes pierścieniowy (jedno-częściowy pierścień ze zmiennymi biegunami na średnicy zewnętrznej) nie ma klejonych segmentów – jest to monolityczny spiekany pierścień. Eliminuje to ryzyko oderwania się segmentu. Pierścienie promieniowe wytwarzają również gładszy profil pola magnetycznego w porównaniu z łukami segmentowymi, redukując tętnienie momentu obrotowego o 30–50%.
Jednakże pierścienie promieniowe wymagają specjalistycznych urządzeń magnesujących (cewek na obwodzie pierścienia). Koszt mocowania jest wyższy (2000-5000 USD za liczbę biegunów) niż w przypadku magnesów osiowych/średnicowych, ale uchwyt nadaje się do wielokrotnego użytku dla wszystkich pierścieni o tych samych wymiarach i liczbie biegunów.
Dla średnic wirników od 20 mm do 150 mm oferujemy pierścienie namagnesowane promieniowo z 2 do 16 biegunami. Minimalna grubość ścianki: 3mm dla niezawodnego spiekania bez pęknięć.
Jak kierunek magnesowania wpływa na koszty oprzyrządowania
Koszty oprzyrządowania i produkcji znacznie się różnią:
| Kierunek magnesowania | Złożoność oprzyrządowania do prasowania | Koszt mocowania do magnesowania (na zamówienie) | Typowa wydajność (%) |
|---|---|---|---|
| Osiowy (przez grubość) | Prosta (równoległa forma płytowa) | Niski (300-500 USD) | 95-98% |
| Osiowy (na całej długości) dla bloków | Standard | Niski | 92-96% |
| Średnica na cylindrze | Proste, ale wymaga specjalnej orientacji | Średni (800-1500 USD) | 85-90% (wyższe odrzucenie z powodu błędu wyrównania) |
| Pierścień promieniowy, jednobiegunowy (ID/OD) | Złożony (wymaga zorientowanego przepływu proszku) | Średni (1000-2000 USD) | 80-85% |
| Pierścień promieniowy, wielo-biegunowy (4+ biegunów) | Bardzo złożone | Wysoka (3000-6000 USD) | 70-80% |
| Halbach-wpisz niestandardowy kąt | Tylko specjalne oprzyrządowanie | Urządzenie niestandardowe ($5000+) | 60-75% |
Do prototypowania zalecamy stosowanie magnesów wiązanych izotropowo lub standardowego namagnesowania na prostych kształtach, a następnie przejście do produkcji ze spieków anizotropowych po zatwierdzeniu projektu.
W przypadku niestandardowych magnesów silnikowych wymagających określonych kierunków magnesowania – osiowego, średnicowego, promieniowego lub wielobiegunowego-– odwiedź naszą stronę produktu z magnesami wirnikowymi. Do każdego zamówienia dostarczamy uchwyty do magnesowania, umożliwiające sprawdzenie polaryzacji przed montażem.
Aby omówić wymagany wzór strumienia i natężenie pola dla Twojego silnika, skontaktuj się z naszym zespołem technicznym. Wykonujemy weryfikację kierunku namagnesowania za pomocą sond Halla i cewek Helmholtza.
Często zadawane pytania
P: Czy mogę namagnesować ten sam pierścień neodymowy najpierw osiowo, a potem diametralnie?
O: Nie. Po namagnesowaniu w jednym kierunku magnes zachowuje tę orientację. Próba zastosowania drugiego kierunku magnesowania powoduje rozmagnesowanie materiału lub utworzenie złożonego stanu obejmującego wiele-domen z całkowitym strumieniem niższym o 50%.
P: Jak określić kierunek namagnesowania na rysunku niestandardowego magnesu blokowego?
Odp.: Użyj na rysunku strzałki oznaczonej „Kierunek magnesowania”. Pokaż strzałkę względem wymiarów części. Dostarcz plik CAD 3D (STEP lub STL) ze strzałką modelowaną jako odniesienie. Potwierdzamy poprzez rysunek zwrotny.
P: Jaka jest maksymalna liczba biegunów, które można namagnesować na promieniowym pierścieniu o średnicy 30 mm?
Odp.: Do 16 biegunów (22,5 stopnia na biegun). Minimalny łuk biegunowy: 5 mm przy średnicy zewnętrznej. W przypadku większej liczby biegunów (np. 24 bieguny o średnicy zewnętrznej 30 mm) magnesowany materiał pomiędzy biegunami staje się zbyt wąski, co powoduje duży wyciek. Aby to sprawdzić, użyj analizy ES.
