Welche Magnetmaterialien werden üblicherweise in Motoren verwendet?

Zu den in Motoren üblicherweise verwendeten Permanentmagnetmaterialien gehören Sintermagnete und gebundene Magnete, die Haupttypen sind AlNiCo, Ferrit, SmCo, NdFeB usw.

Alniko: Alnico-Permanentmagnetmaterial ist das am weitesten verbreitete Permanentmagnetmaterial und sein Herstellungsprozess und seine Technologie sind relativ ausgereift. Derzeit gibt es Fabriken in Japan, den USA, Europa, Russland und China, die es herstellen.

Permanentes Ferritmaterial: In den 1950er Jahren begann der Ferrit-Boom, insbesondere in den 1970er Jahren, als Strontiumferrit mit guten Eigenschaften in Bezug auf Koerzitivfeldstärke und magnetisches Energieprodukt in großen Mengen in Produktion ging, was die Verwendung von Permanentferrit rasch ausweitete. Als nichtmetallisches magnetisches Material weist Ferrit nicht die Nachteile der leichten Oxidation, der niedrigen Curietemperatur und der hohen Kosten von metallischen Permanentmagnetmaterialien auf, weshalb es sehr beliebt ist.

Samarium-Kobalt-Material: Ein Permanentmagnetmaterial mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften, das Mitte der 1960er Jahre aufkam und dessen Leistung sehr stabil ist. Samarium-Kobalt eignet sich aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften besonders gut für die Herstellung von Motoren. Aufgrund seines hohen Preises wird es jedoch hauptsächlich in der Forschung und Entwicklung von Militärmotoren wie Luft- und Raumfahrt sowie Waffen und Motoren in Hochleistungs-Hightech-Bereichen verwendet.

NdFeB-Werkstoff: NdFeB-Magnetmaterial ist eine Legierung aus Neodym, Eisenoxid usw., auch als magnetischer Stahl bekannt. Es hat ein extrem hohes magnetisches Energieprodukt und eine hohe Koerzitivkraft. Gleichzeitig sorgen die Vorteile der hohen Energiedichte dafür, dass NdFeB-Permanentmagnetmaterial in der modernen Industrie und in der elektronischen Technologie weit verbreitet ist und es ermöglicht, Geräte wie Instrumente, elektroakustische Motoren, magnetische Trennung und Magnetisierung zu miniaturisieren, leichter und dünner zu machen. Da es eine große Menge Neodym und Eisen enthält, rostet es leicht.

Der Einfluss magnetischer Materialien auf die Motorleistung

Eines der strukturellen Merkmale des Motors besteht darin, dass der Statorpol aus permanentmagnetischen Materialien besteht. Die Qualität des magnetischen Materials wirkt sich direkt auf die Größe des Motormagnetkreises, das Volumen des Motors sowie die Funktionsindikatoren und Bewegungseigenschaften aus. Permanentmagnetische Materialien werden auch als hartmagnetische Materialien bezeichnet. Die Hauptmerkmale sind eine große Koerzitivkraft (Koerzitivkraft) und eine hohe Restflussdichte. Nach der Sättigungsmagnetisierung kann das permanentmagnetische Material nach dem Entfernen des externen Magnetfelds noch lange Zeit einen stabilen Magnetismus aufrechterhalten, den Permanentmagnetmotor erregen und im Luftspalt ein konstantes Magnetfeld aufbauen.

Remanenz Br, Koerzitivkraft Hcb

Nachdem der Permanentmagnet bis zur Sättigung magnetisiert ist, wird die magnetische Feldstärke (Magnetfeldstärke) H des äußeren Magnetfelds allmählich auf Null reduziert und die magnetische Flussdichte (Magnetflussdichte) B des Permanentmagneten wird von Bs auf Br reduziert, und Br wird als Remanenz bezeichnet. Das umgekehrte Magnetfeld wird angewendet, um Br auf Null zu reduzieren. Der absolute Wert der umgekehrten Magnetfeldstärke zu diesem Zeitpunkt wird als magnetische Induktionskoerzitivkraft oder kurz Koerzitivkraft (Koerzitivkraft) Hcb bezeichnet, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Die geschlossene BH-Magnetisierungskurve, die durch kontinuierliches und langsames Ändern der magnetischen Feldstärke des äußeren Magnetfelds für einen Zyklus gebildet wird, wird als Hystereseschleife (Magnetische Hystereseschleife) bezeichnet. Die Hystereseschleife im zweiten Quadranten ist die Entmagnetisierungskurve (Entmagnetisierungskurve), die die grundlegende charakteristische Kurve von Permanentmagnetmaterialien und eine wichtige Grundlage für die Charakterisierung der Qualität von Permanentmagnetmaterialien darstellt.

Rückstoßdurchlässigkeit r

Nachdem der Permanentmagnet magnetisiert ist, wird das äußere Magnetfeld entfernt und die magnetische Dichte ist Br. Unter der Einwirkung des Entmagnetisierungsfeldes fällt die magnetische Dichte bis zu einem bestimmten Punkt entlang der Entmagnetisierungskurve ab, wie z. B. Punkt K in der obigen Abbildung, und dann wird der Entmagnetisierungseffekt reduziert, bis die Feldstärke H = 0 ist, aber die magnetische Dichte kehrt entlang der Entmagnetisierungskurve nicht zu Br zurück, sondern zu einem niedrigeren Punkt, wie z. B. Punkt M. Später, wenn die Entmagnetisierungsfeldstärke auf Hk erhöht wird, folgt die magnetische Dichte der neuen Kurve bis zum Punkt K und bildet eine lokale kleine Schleife. Da der Bereich der lokalen Schleife sehr klein ist, kann er ungefähr durch eine gerade Linie KM dargestellt werden, die als Rückstoßlinie bezeichnet wird. Die Steigung der Rückstoßlinie wird als Rückstoßpermeabilität r bezeichnet, die ungefähr der Steigung der Entmagnetisierungskurve bei Br entspricht, d. h. die Rückstoßlinie ist parallel zur Tangente bei Br auf der Entmagnetisierungskurve. r ist ein wichtiger Parameter für den dynamischen Betrieb von permanentmagnetischen Materialien. Wenn r klein ist, weist das permanentmagnetische Material eine bessere dynamische Leistung auf.

Isotropie und Anisotropie

Aufgrund unterschiedlicher Herstellungsverfahren werden Permanentmagnetmaterialien in Isotropie (Iotropie) und Anisotropie (Anisotropie) unterteilt. Die leicht magnetisierten Achsen verschiedener Körner in isotropen Permanentmagneten sind ungeordnet ausgerichtet, sodass die Remanenz Br gering ist und nur etwa die Hälfte der magnetischen Sättigungsinduktionsintensität Bs beträgt. Auch das entsprechende maximale magnetische Energieprodukt (BH)max ist gering. Anisotrope Permanentmagnete werden durch ein Magnetfeld geformt und dann gesintert (oder gewalzt). Die leicht magnetisierten Achsen ihrer Körner sind entlang des sich bildenden Magnetfelds in die gleiche Richtung ausgerichtet, und Br liegt nahe an Bs, sodass Br etwa doppelt so hoch wie Isotropie und bei Ferrit (BH)max fast viermal so hoch ist. Daher werden für Motormagnete üblicherweise anisotrope Materialien verwendet.