ما هو مغناطيس المحرك وكيف يؤثر على أداء المحرك؟

أ مغناطيس المحرك هو مغناطيس دائم أو مغناطيس كهربائي مدمج في محرك كهربائي يولد المجال المغناطيسي اللازم لإنتاج قوة الدوران (عزم الدوران). بدون مغناطيس محرك، لا يوجد تدفق مغناطيسي، ولا تفاعل مع الموصلات الحاملة للتيار، وبالتالي لا توجد حركة ميكانيكية. يحدد نوع ودرجة وشكل وموضع مغناطيس المحرك بشكل مباشر مدى قوة المحرك وكفاءته وصغر حجمه وثباته الحراري في أي تطبيق معين.

انقر لزيارة منتجاتنا: متكلس ندفيب المغناطيس

يتم استخدام مغناطيسات المحركات في كل صناعة تقريبًا - بدءًا من المحركات الصغيرة التي يقل وزنها عن جرام في أجهزة السمع إلى مولدات المغناطيس الدائم بقدرة عدة ميجاوات في توربينات الرياح البحرية. وفقًا لبيانات الصناعة، تم تقييم سوق المحركات ذات المغناطيس الدائم العالمي بأكثر من 42 مليار دولار في 2023 ومن المتوقع أن تتجاوز 72 مليار دولار بحلول عام 2030، مدفوعة إلى حد كبير بالكهرباء في قطاعات السيارات، والأتمتة الصناعية، والطاقة النظيفة. إن فهم ماهية مغناطيس المحرك والأنواع الموجودة وكيفية اختيار النوع المناسب أمر بالغ الأهمية للمهندسين ومصممي المنتجات ومحترفي المشتريات على حدٍ سواء.

كيف يعمل مغناطيس المحرك داخل المحرك الكهربائي؟

أ motor magnet works by creating a stationary or rotating magnetic field that interacts with current-flowing conductors in the motor winding, producing a force — described by the Lorentz force law — that drives the motor's rotor to spin.

يعتمد مبدأ التشغيل الأساسي لكل محرك ذو مغناطيس دائم على قانونين فيزيائيين:

• أmpere's Law : التيار الذي يمر عبر موصل يولد مجالا مغناطيسيا محيطا .
• قانون قوة لورنتز : يتعرض موصل يحمل تيارًا موضوعًا داخل مجال مغناطيسي لقوة ميكانيكية متعامدة مع كل من اتجاه التيار واتجاه المجال.

في محرك DC ذو المغناطيس الدائم (PMDC)، على سبيل المثال، يتم تثبيت مغناطيس المحرك على الجزء الثابت (الغلاف الخارجي)، مما يؤدي إلى إنشاء مجال مغناطيسي ثابت. عندما يتدفق التيار عبر ملفات الجزء المتحرك، فإن التفاعل بين مجال الجزء الثابت والمجال الكهرومغناطيسي للجزء المتحرك ينتج عزم الدوران، مما يتسبب في دوران الجزء المتحرك. يقوم العاكس والفرش (أو، في التصميمات الخالية من الفرش، وحدة التحكم الإلكترونية) بتبديل اتجاه التيار بشكل مستمر للحفاظ على الدوران أحادي الاتجاه.

في أ محرك مغناطيسي دائم بدون فرش (BLDC/PMSM) ، يتم تركيب المغناطيس الدائم على الدوار بدلاً من ذلك. يتم تبديل ملفات الجزء الثابت إلكترونيًا لإنشاء مجال مغناطيسي دوار تطارده المغناطيسات الدائمة للدوار، مما ينتج عنه دوران سلس وفعال للغاية مع الحد الأدنى من التآكل.

ما هي أنواع مغناطيسات المحركات المستخدمة في المحركات الكهربائية؟

الأنواع الأربعة الرئيسية لمغناطيسات المحركات هي بورون حديد النيوديميوم (ندفيب) , كوبالت السماريوم (سمكو) , ألنيكو ، و الفريت (السيراميك) المغناطيسات - لكل منها قوة مغناطيسية متميزة، وتحمل درجات الحرارة، والتكلفة، وملامح مقاومة التآكل.

1. مغناطيس محرك النيوديميوم والبورون الحديدي (NdFeB).

تعد مغناطيسات NdFeB أقوى المغناطيسات الدائمة المتاحة تجاريًا وهي الخيار السائد في تطبيقات المحركات الحديثة عالية الأداء بما في ذلك محركات الجر EV، والمحركات المؤازرة، ومحركات BLDC الصناعية.

يقدم مغناطيس محرك NdFeB منتجات طاقة (بي اتش ماكس) تتراوح من 35 MGOe إلى أكثر من 55 MGOe في شكل متكلس - ما يقرب من 5 إلى 15 مرة من الطاقة المغناطيسية لمغناطيس الفريت. تتيح كثافة المجال غير العادية هذه للمحركات أن تكون أصغر حجمًا وأخف وزنًا بشكل ملحوظ لنفس ناتج عزم الدوران. إن المقايضة هي مقاومة ضعيفة للتآكل نسبيًا (تتطلب طلاءات سطحية مثل النيكل أو الزنك أو الإيبوكسي) ودرجة حرارة تشغيل قصوى تتراوح عادةً بين 80 درجة مئوية و220 درجة مئوية اعتمادًا على الدرجة (درجة N القياسية إلى درجة AH).

2. مغناطيس محرك سماريوم كوبالت (SmCo).

تعد مغناطيسات المحرك SmCo الخيار المفضل لتطبيقات درجات الحرارة العالية والبيئات المسببة للتآكل، مما يوفر ثباتًا مغناطيسيًا ممتازًا من درجات الحرارة المبردة حتى 350 درجة مئوية دون الحاجة إلى طلاء السطح.

يحقق مغناطيس SmCo قيم BHmax البالغة 16 إلى 32 ميغاجو ، أقل إلى حد ما من NdFeB عالي الجودة ولكن مع ثبات حراري فائق للغاية ومقاومة متأصلة للتآكل. وهي تستخدم على نطاق واسع في المحركات الفضائية، ومحركات النفط والغاز في قاع البئر، والتطبيقات العسكرية حيث تجعل الحدود الحرارية القصوى ندفيب غير مناسب. القيد الرئيسي هو التكلفة - عادةً ما تكلف مغناطيسات SmCo ما بين 3 إلى 5 مرات أكثر للكيلوغرام الواحد من درجات NdFeB المكافئة.

3. مغناطيس محرك النيكو

أlnico motor magnets — composed of aluminum, nickel, and cobalt — were the dominant motor magnet type before rare-earth magnets emerged in the 1970s and are still used in applications requiring very high temperature resistance combined with excellent corrosion resistance.

أlnico magnets can operate continuously above 450 درجة مئوية - يتجاوز بكثير أي بديل للأرض النادرة أو الفريت. ومع ذلك، فإن منتج الطاقة الخاص بها منخفض (1-10 MGOe) كما أن قدرتها القسرية سيئة للغاية، مما يعني أنها تزيل المغناطيسية بسهولة من المجالات المغناطيسية المتعارضة أو الصدمات الجسدية. التطبيقات الحديثة متخصصة: التقاطات الجيتار، وأجهزة استشعار معينة، وأجهزة قياس درجة الحرارة العالية، وبدائل المحركات القديمة.

4. مغناطيس محرك الفريت (السيراميك).

مغناطيس محرك الفريت هو نوع المغناطيس الأكثر إنتاجًا على نطاق واسع في العالم من حيث الحجم، ويهيمن على تطبيقات السوق الشاملة الحساسة للتكلفة مثل محركات الأجهزة المنزلية، والمحركات المساعدة للسيارات، والأدوات الكهربائية الصغيرة.

يقدم مغناطيس الفريت منتجات طاقة متواضعة 1 إلى 5 ميغاجو ولكنها غير مكلفة للغاية (غالبًا ما تكون أقل من دولار واحد للقطعة الواحدة)، وهي مقاومة للتآكل بطبيعتها، وقادرة على العمل حتى 250 درجة مئوية. إن تكلفتها المنخفضة وإكراهها الجيد (مقاومة إزالة المغناطيسية) تجعلها مثالية لقطاعات المحركات كبيرة الحجم وبأسعار تنافسية حيث لا تكون كثافة الطاقة القصوى هي محرك التصميم الأساسي.

أنواع مغناطيس المحرك: مقارنة الأداء

يتطلب اختيار المادة المغناطيسية المناسبة للمحرك تحقيق التوازن بين القوة المغناطيسية ودرجة حرارة التشغيل ومقاومة التآكل والتكلفة. يلخص الجدول أدناه معلمات الأداء الرئيسية لأنواع مغناطيس المحرك الرئيسية الأربعة.

ما هو شكل مغناطيس المحرك المناسب لتطبيقك؟

إن شكل مغناطيس المحرك ليس مجرد تفاصيل هندسية - فهو يتحكم بشكل مباشر في كيفية تركيز التدفق المغناطيسي وتوزيعه واقترانه بفجوة هواء المحرك، مما يؤثر على كثافة عزم الدوران وعزم الدوران المسنن وشكل موجة EMF الخلفية.

تشمل أشكال مغناطيس المحرك الأكثر شيوعًا ما يلي:

أrc Segment (Tile) Magnets

أrc segment motor magnets are the most widely used shape in cylindrical brushed and brushless motors, conforming to the curved inner surface of the stator to maximize the air gap flux density and minimize flux leakage.

يتم ربط هذه المغناطيسات المنحنية أو الضغط عليها حول الدوار أو داخل تجويف الجزء الثابت. تضمن هندسة القوس وجود فجوة هوائية ضيقة ومتسقة (عادةً من 0.5 مم إلى 2 مم في المحركات الدقيقة)، والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بإخراج عزم الدوران - يمكن أن يؤدي تقليل فجوة الهواء بنسبة 10% إلى زيادة كثافة عزم الدوران بحوالي 15-20% في المحركات المماثلة.

مغناطيس الكتلة والشريط

تُستخدم الكتلة المستطيلة أو مغناطيسات المحركات الشريطية في المحركات الخطية، ومشغلات الملفات الصوتية، وتكوينات المحركات المسطحة حيث تكون هندسة المجال المستوية بدلاً من الأسطوانية مطلوبة.

تعد المغناطيسات شائعة أيضًا في تصميمات محركات التدفق المحوري، حيث يتم ترتيب مغناطيسات مسطحة متعددة في نمط مصفوفة هالباخ على دوار على شكل قرص لتركيز التدفق على جانب واحد وإلغائه على الجانب الآخر - مما يؤدي إلى تحسين كثافة التدفق القابلة للاستخدام بما يصل إلى 40% مقارنة بترتيب القطب المتناوب البسيط من نفس كتلة المغناطيس.

مغناطيس الحلقة والأقراص

تُستخدم مغناطيسات المحركات الحلقية والأقراص في محركات المجال المحوري الصغيرة، والمحركات السائر، وأجهزة الاستشعار، حيث يوفر القرص الممغنط مركزيًا دائرة مغناطيسية بسيطة ومدمجة مع الحد الأدنى من خطوات التجميع.

تعد المغناطيسات الحلقية متعددة الأقطاب - وهي حلقة واحدة ممغنطة بأقطاب شمالية وجنوبية متناوبة حول محيطها - ذات قيمة خاصة في محركات BLDC المصغرة (التركيز التلقائي للكاميرا، والمضخات الطبية، والتحكم في درجة حرارة الطائرة بدون طيار) لأنها تلغي الحاجة إلى قطع مغناطيسية فردية متعددة، مما يقلل تكلفة التجميع ويحسن التوازن.

تكوينات صفيف هالباخ

أ Halbach array is a spatial arrangement of motor magnets with progressively rotated magnetization directions that concentrates the magnetic field on one side of the array while nearly eliminating it on the other — enabling lighter, more flux-efficient motor designs.

يتم استخدام مصفوفات هالباخ ​​بشكل متزايد في محركات EV عالية الكفاءة وأنظمة ماجليف. يسمح تركيز التدفق أحادي الجانب بإزالة أو تخفيف الحديد الخلفي للدوار (الفولاذ الهيكلي الذي يكمل الدائرة المغناطيسية عادة)، مما يقلل كتلة الدوار بنسبة تصل إلى 30% وتحسين نسبة القوة إلى الوزن بشكل ملحوظ.

كيف يؤثر وضع مغناطيس المحرك على تصميم المحرك

إن وضع مغناطيسات المحرك - سواء كانت مثبتة على السطح، أو مدمجة في الداخل، أو مرتبة على الدوار - له تأثير أساسي على خصائص عزم دوران المحرك، ونطاق السرعة، وملاءمته لدورات القيادة المختلفة.

محركات المغناطيس الدائم المثبتة على السطح (SPM).

في محركات SPM، يتم ربط المغناطيسات أو الاحتفاظ بها على السطح الخارجي للدوار، مما يوفر بنية بسيطة، وعزم دوران منخفض، وأداء ممتاز عالي السرعة - مما يجعلها مثالية لتطبيقات السرعة الثابتة والعالية.

نظرًا لأن المغناطيسات مكشوفة على سطح الدوار، فإن قوى الطرد المركزي العالية عند السرعات المرتفعة (أعلى من 10000 دورة في الدقيقة في العديد من التصميمات) تتطلب غلاف احتجاز من ألياف الكربون أو الفولاذ المقاوم للصدأ لمنع انفصال المغناطيس. تظهر محركات SPM بروزًا منخفضًا نسبيًا (Ld ≈ Lq)، مما يعني أن مساهمة عزم الدوران الممانعة ضئيلة، ويعتمد إنتاج عزم الدوران بشكل كامل تقريبًا على تفاعل تدفق المغناطيس الدائم.

محركات المغناطيس الدائم الداخلي (IPM).

تقوم محركات IPM بتضمين مغناطيسات المحرك داخل صفائح الدوار، مما يمكّن كلاً من عزم دوران المغناطيس الدائم وعزم الممانعة من المساهمة في الخرج - مما ينتج عنه كثافة عزم دوران أعلى ونطاق سرعة طاقة ثابتة أوسع (نطاق إضعاف المجال) مقارنة بتصميمات SPM.

تعد محركات IPM هي البنية السائدة في محركات الجر للسيارات الكهربائية الحديثة لأن تكوين المغناطيس المدفون الخاص بها يوفر حماية متأصلة ضد قوى الطرد المركزي، ويسمح بإضعاف المجال العدواني للقيادة على الطرق السريعة عالية السرعة، ويمكن أن يحقق الكفاءات المذكورة أعلاه 96% عند نقاط التشغيل القصوى . تم تصميم تكوينات الجيب المغناطيسية على شكل V وشكل دلتا الشائعة في دوارات IPM خصيصًا لزيادة مساهمة عزم الدوران إلى الحد الأقصى.

ما هي المعلمات الرئيسية التي تحدد جودة مغناطيس المحرك؟

المعلمات الأربعة الأكثر أهمية التي تحدد جودة مغناطيس المحرك هي بقاء (ر) , الإكراه (HC) , منتج الطاقة (BHmax) ، و درجة حرارة التشغيل القصوى (تماكس) - تحدد هذه العوامل معًا مدى قوة المغناطيس ومقاومته لإزالة المغناطيسية وثباته الحراري وفعاليته في الحجم.

أين يتم استخدام مغناطيس المحرك؟ قطاعات التطبيق الرئيسية

تم العثور على مغناطيس المحرك تقريبًا في كل نظام كهروميكانيكي في الصناعة الحديثة - بدءًا من المحركات الطبية الدقيقة بحجم مليجرام وحتى مولدات توربينات الرياح بحجم ميجاوات. يوضح فهم متطلبات التطبيق لكل قطاع سبب هيمنة أنواع المغناطيس المختلفة على الأسواق المختلفة.

المركبات الكهربائية (EV) والمركبات الهجينة

تهيمن مغناطيسات محرك NdFeB الملبدة عالية الجودة (عادةً درجات N45H إلى N52H مع إضافة الديسبروسيوم للإكراه العالي في درجات حرارة مرتفعة) على تطبيقات محركات الجر EV نظرًا لمتطلبات كثافة الطاقة التي لا مثيل لها.

أ typical mid-size passenger EV traction motor contains 1 إلى 3 كجم من مغناطيس ندفيب . نظرًا لأنه من المتوقع أن يصل إنتاج السيارات الكهربائية عالميًا إلى 40 مليون وحدة سنويًا بحلول عام 2030، فمن المتوقع أن ينمو الطلب على مغناطيسات المحركات NdFeB عالية الأداء بمعدل سنوي مركب يتجاوز 14٪ خلال العقد.

الأتمتة الصناعية والمحركات المؤازرة

تعتمد المحركات المؤازرة الدقيقة المستخدمة في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والروبوتات وخطوط التصنيع الآلية على مغناطيس محرك NdFeB أو SmCo عالي الجودة لمزيجها من كثافة عزم الدوران العالية والتحكم الدقيق في الموضع والثبات الحراري في ظل دورات العمل المستمرة.

في مشغلات المفاصل الآلية، حيث يجب أن يتناسب المحرك داخل غلاف المفصل مع توفير عزم دوران يصل إلى 10-200 نيوتن متر، غالبًا ما يكون منتج الطاقة لمغناطيس المحرك هو العامل المحدد الأساسي لتصغير المحرك. يُفضل SmCo في التطبيقات المؤازرة التي تزيد عن 150 درجة مئوية، حيث يعد إنتاج عزم الدوران الثابت عبر تقلبات درجات الحرارة الواسعة أمرًا بالغ الأهمية لدقة تحديد المواقع.

الالكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية

يهيمن مغناطيس محرك الفريت بشكل كبير على محركات الأجهزة الاستهلاكية - بما في ذلك محركات أسطوانة الغسالة، ومحركات ضاغط الثلاجة، ومحركات المكنسة الكهربائية، ومحركات الخلاط - نظرًا لتكلفتها المنخفضة وأدائها المناسب لدورات العمل هذه.

في التطبيقات الاستهلاكية المصغرة مثل محركات اهتزاز الهواتف الذكية، ومشغلات تثبيت الصورة البصرية للكاميرا (OIS)، ومراوح تبريد الكمبيوتر المحمول، يُفضل مغناطيس NdFeB المرتبط (مصبوب بالحقن أو مقولب بالضغط) لأنه يمكن تشكيله في أشكال معقدة من المستحيل تحقيقها باستخدام مغناطيس متكلس، مما يتيح هندسة محرك مضغوطة للغاية.

طاقة الرياح وتوليد الطاقة

تستخدم مولدات توربينات الرياح الكبيرة ذات الدفع المباشر كميات متعددة الأطنان من مغناطيسات محركات NdFeB لكل وحدة، ويعد هذا القطاع أحد أسرع محركات الطلب نموًا على مغناطيسات المحركات عالية الأداء على مستوى العالم.

أ single 5 MW direct-drive offshore wind turbine generator may contain 2000 إلى 4000 كجم من المغناطيس الدائم NdFeB . إن التخلص من علبة التروس في تصميمات الدفع المباشر - التي تم تمكينها بواسطة كثافة عزم الدوران العالية لمولدات المغناطيس الدائم - يقلل من متطلبات الصيانة بشكل كبير، وهو اعتبار بالغ الأهمية للمنشآت البحرية حيث يكون الوصول إليها مكلفًا وصعبًا.

كيفية اختيار مغناطيس المحرك المناسب لتطبيقك

يتطلب اختيار مغناطيس المحرك الصحيح تقييم خمسة معايير رئيسية: منتج الطاقة المغناطيسية المطلوبة، والحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل، والتعرض البيئي، وقيود الحجم المادي، وأهداف تكلفة الوحدة.

• الخطوة 1 - تحديد نطاق درجة حرارة التشغيل : إذا وصلت درجة حرارة المحرك إلى أكثر من 150 درجة مئوية في التشغيل العادي، فسيتم استبعاد NdFeB القياسي من الدرجة N. اختر درجات SH، أو UH، أو EH مع محتوى الديسبروسيوم المحسن، أو قم بالتبديل إلى SmCo لدرجات حرارة أعلى من 200 درجة مئوية.
• الخطوة 2 - تحديد BHmax المطلوب : احسب كثافة تدفق فجوة الهواء المطلوبة من أهداف عزم الدوران وهندسة المحرك. استخدم هذا للعمل بشكل عكسي للوصول إلى الحد الأدنى المطلوب من BHmax. إذا حقق الفريت الهدف، فاستخدم الفريت - فلا يوجد سبب للدفع مقابل أداء العناصر الأرضية النادرة التي لا تحتاج إليها.
• الخطوة 3 - تقييم البيئة : البيئات الرطبة أو المالحة أو العدوانية كيميائيًا تفضل الفريت أو SmCo لمقاومتها للتآكل الجوهري. إذا كان NdFeB ضروريًا، فحدد الطبقة الواقية المناسبة (النيكل والإيبوكسي والباريلين) لمستوى التعرض.
• الخطوة 4 – تقييم جدوى الشكل المغناطيسي : يمكن تحقيق المنحنيات المعقدة والأشكال الهندسية ذات الجدران الرقيقة في NdFeB الملبد ولكنها قد تتطلب تفاوتات صارمة في التصنيع وتضيف تكلفة. يعد NdFeB المستعبد أو الفريت المصبوب بالحقن خيارًا أفضل للهندسة المعقدة بكميات كبيرة.
• الخطوة 5 – النظر في مخاطر سلسلة التوريد : يحتوي NdFeB وSmCo على عناصر أرضية نادرة (يتم الحصول عليها بشكل أساسي من سلسلة توريد مركزة جغرافيًا). بالنسبة للتصميمات الحساسة من حيث التكلفة أو الحساسة لسلسلة التوريد، فإن تقييم البدائل القائمة على الفريت - حتى في ظل بعض العقوبات على كفاءة المحرك - قد يكون له ما يبرره استراتيجيًا.

الأسئلة المتداولة حول مغناطيسات المحركات

هل يمكن لمغناطيس المحرك أن يفقد مغناطيسيته مع مرور الوقت؟

نعم، ولكن مع المحركات المصممة جيدًا والتي تستخدم مغناطيسات حديثة عالية القوة، يكون معدل إزالة المغناطيسية منخفضًا للغاية في ظل ظروف التشغيل العادية. تواجه مغناطيسات NdFeB خسارة تدفق نموذجية لا رجعة فيها تقل عن 1% على مدى 10 سنوات عند درجة الحرارة المقدرة. الأسباب الرئيسية لإزالة المغناطيسية الكبيرة هي التعرض المستمر لدرجات حرارة أعلى من الحد الأقصى المقدر للمغناطيس، والمجالات المغناطيسية القوية المتعارضة (كما هو الحال في حالات خطأ الدائرة القصيرة)، والصدمة الجسدية أو الاهتزاز الذي يعطل محاذاة المجال في المواد منخفضة الإكراه مثل النيكو.

ما هو الفرق بين مغناطيس المحرك الملبد والمغناطيسي المرتبط؟

يتم إنتاج مغناطيسات المحرك الملبدة عن طريق ضغط المسحوق المغناطيسي وتلبيده بالحرارة تحت ضغط عالٍ، مما يؤدي إلى مادة كثيفة ومبلورة بالكامل مع أقصى خصائص مغناطيسية - ولكن تعقيد الشكل وهشاشته محدودان. تمزج مغناطيسات المحرك المستعبدة المسحوق المغناطيسي مع مادة رابطة بوليمرية ويتم تشكيلها بالحقن أو التشكيل بالضغط في أشكال هندسية قريبة من الشبكة مع تفاوتات أكثر إحكامًا للأبعاد وصلابة ميكانيكية أفضل. يحتوي NdFeB المستعبد على ما يقرب من 50 إلى 70٪ من منتج الطاقة من NdFeB الملبد ولكنه يوفر مرونة تصميم أكبر بكثير ويفضل في تطبيقات المحركات المصغرة ذات الهندسة المعقدة.

لماذا تحتوي بعض المغناطيسات الحركية على الديسبروسيوم؟

تتم إضافة الديسبروسيوم (Dy) إلى مغناطيس محرك NdFeB لزيادة القوة القسرية - مقاومة إزالة المغناطيسية عند درجات حرارة مرتفعة. مع ارتفاع درجة الحرارة، يتناقص المجال القسري لـ NdFeB؛ بدون إضافة الديسبروسيوم، ستعاني الدرجات القياسية من إزالة المغناطيسية الجزئية التي لا رجعة فيها في البيئات الحركية التي تتطلب جهدًا حراريًا. تسمح إضافات الديسبروسيوم بنسبة 2-10% بالوزن في درجات NdFeB ذات درجة الحرارة العالية (SH، UH، EH) لهذه المغناطيسات بالحفاظ على قوة قسرية كافية تصل إلى 200-220 درجة مئوية، مما يتيح استخدامها في محركات الجر EV، ومحركات المؤازرة، وغيرها من التطبيقات الصعبة.

ما هو الطلاء الذي يجب استخدامه على مغناطيس محرك NdFeB؟

الطلاء الأكثر شيوعًا لمغناطيس محرك NdFeB هو النيكل والنحاس والنيكل (Ni-Cu-Ni)، والذي يوفر التصاقًا ممتازًا، ومقاومة معقولة للتآكل، وسطحًا صلبًا مقاومًا للتآكل. بالنسبة للتطبيقات ذات الرطوبة العالية أو التعرض للمواد الكيميائية، يوفر طلاء راتنجات الإيبوكسي حاجزًا أكثر سمكًا وأكثر كتيمة ولكن مع صلابة ميكانيكية أقل. توفر طلاءات الزنك فعالية من حيث التكلفة للتطبيقات الداخلية ذات الرطوبة المعتدلة. بالنسبة للبيئات البحرية أو الكيميائية الأكثر تطلبًا، يوفر الباريلين (طلاء مطابق مرسب بالبخار) أفضل حاجز للتآكل ولكن بأعلى تكلفة للقطعة الواحدة.

كم عدد الأقطاب التي يجب أن يحتوي عليها ترتيب مغناطيس المحرك؟

يعتمد العدد الأمثل للأقطاب في ترتيب مغناطيس المحرك على السرعة المستهدفة وكثافة عزم الدوران ومتطلبات الكفاءة. يؤدي وجود عدد أكبر من الأقطاب بنفس السرعة إلى زيادة التردد الكهربائي، مما يزيد من فقد الحديد في الجزء الثابت ولكنه يسمح بأطوال دوران نهائية أقصر (تقليل فقد النحاس والطول المحوري للمحرك). تستخدم محركات الدفع المباشر منخفضة السرعة وعزم الدوران العالي (مثل مولدات الرياح أو المحركات المحورية) عادةً 20-100 قطبًا لتوليد عزم الدوران المطلوب عند عدد دورات منخفض في الدقيقة بدون علبة تروس. تستخدم المحركات عالية السرعة (20000 دورة في الدقيقة) عادةً عددًا أقل من الأقطاب (4-8) للحفاظ على التردد الكهربائي ضمن الحدود التي يمكن التحكم فيها لتبديل الإلكترونيات.

أre motor magnets recyclable?

نعم، إن مغناطيسات محركات NdFeB قابلة لإعادة التدوير، كما أن استعادة الأتربة النادرة من المحركات المنتهية عمرها الافتراضي هو مجال نشط للتنمية الصناعية. يمكن لعمليات إعادة التدوير المائية والتعدينية الحرارية وإعادة التدوير المباشرة استرداد 90% من محتوى الأتربة النادرة من خردة NdFeB. ومع ذلك، اعتبارًا من عام 2024، سيتم إعادة تدوير أقل من 5% من العناصر الأرضية النادرة في المحركات المنتهية عمرها فعليًا على مستوى العالم - ويرجع ذلك في المقام الأول إلى تعقيد تفكيك مغناطيسات المحركات المرتبطة أو المغلفة على المستوى الصناعي. يعمل الضغط التنظيمي في أوروبا وأمريكا الشمالية على تسريع الاستثمار في البنية التحتية لإعادة تدوير مغناطيس المحركات كجزء من أجندة أمن إمدادات المواد الحيوية.

الخلاصة: مغناطيس المحرك هو قلب كل محرك ذو مغناطيس دائم

ال مغناطيس المحرك هو أكثر بكثير من مجرد مكون سلبي - فهو العنصر الأساسي لتحويل الطاقة الذي يحدد كثافة الطاقة والكفاءة والحدود الحرارية وعمر الخدمة لأي محرك كهربائي ذو مغناطيس دائم. يعد اختيار مادة مغناطيس المحرك المناسبة ودرجته وشكله وتكوينه أحد القرارات الهندسية الأكثر أهمية في تصميم المحرك.

بالنسبة لمعظم التطبيقات الحديثة عالية الأداء — الجر بالمركبات الكهربائية، والروبوتات المؤازرة، وتوليد الرياح، والأجهزة الطبية الدقيقة — مغناطيس محرك ندفيب متكلس في درجات الحرارة المناسبة يظل الخيار القياسي، حيث يقدم منتج طاقة لا مثيل له في حزمة مدمجة وتنافسية التكلفة بشكل متزايد. بالنسبة للبيئات شديدة الحرارة أو المسببة للتآكل، توفر SmCo استقرارًا لا مثيل له. بالنسبة للمحركات ذات الحجم الكبير والحساسة من حيث التكلفة في السوق الشامل، يستمر الفريت في الهيمنة من حيث الحجم.

أs electrification accelerates across transportation, industry, and energy generation, the strategic and technical importance of the motor magnet will only grow. Engineers who deeply understand motor magnet selection — from remanence and coercivity to coating chemistry and Halbach array geometry — will be best positioned to design the next generation of efficient, reliable, and compact electric motors.