Przewodnik po wydajności dysków magnetycznych o magnetyzacji diametralnej a magnesów pierścieniowych wielobiegunowych

Wyjaśnienie wzorów namagnesowania

Dysk magnetyczny z magnesami diametrycznymi

• Magnesowany na przekroju średnicy z wyraźną polaryzacją Północ-Południe.
• Linie pola magnetycznego wychodzą z jednego półkola i wchodzą do przeciwnego półkola.
• Często wykonane z wysokowydajnych materiałów, takich jak NdFeB (neodym-żelazo-bor) oraz SmCo (samarium kobalt).
• Typowe stopnie od N35 do N52 dla NdFeB i 2J85 dla SmCo.

Magnesy pierścieniowe wielobiegunowe

• Charakteryzują się wieloma naprzemiennymi biegunami rozmieszczonymi równomiernie wokół obwodu — zwykle 4, 6, 8 lub więcej biegunów.
• Dwa główne kierunki: osiowy (bieguny ułożone wzdłuż osi magnesu) i promieniowy (bieguny skierowane na zewnątrz promieniowo).
• Metody produkcji obejmują magnesy spiekane, oferujące wysoką wytrzymałość i precyzję, oraz magnesy wiązane, które zapewniają skomplikowane kształty i elastyczność.

NBAEM specjalizuje się w dostarczaniu zarówno dysków diametrycznych, jak i precyzyjnych magnesów pierścieniowych wielobiegunowych dostosowanych do Twoich dokładnych potrzeb aplikacyjnych.

Porównanie wydajności pola magnetycznego

Porównując magnesy dyskowe z magnesami diametrycznymi to magnesy pierścieniowe wielobiegunowe, różnice w wydajności pola magnetycznego wyróżniają się wyraźnie:

Talerze diametralne generują wyraźne pole północ-południe na przekroju średnicy, ale efekty krawędziowe mogą powodować nierównomierny rozkład strumienia. Z drugiej strony, magnesy pierścieniowe wielobiegunowe oferują lepszą jednorodność pola promieniowego, dzięki ich naprzemiennemu układowi biegunów wokół pierścienia. Ten design wygładza przejścia między biegunami, zapewniając lepsze sinusoidalne pola magnetyczne, co jest kluczowe dla redukcji drgań momentu obrotowego w zastosowaniach takich jak silniki bezszczotkowe (BLDC) i wrzeciona.

Symulacje analizy elementów skończonych (FEA) potwierdzają, że pierścienie wielobiegunowe zapewniają silniejsze i bardziej jednorodne pole strumienia powietrza-przerwy, czyniąc je preferowanym wyborem dla wysokowydajnych projektów silników wymagających stałego momentu obrotowego.

Aby uzyskać szczegółowe wskazówki dotyczące wydajności magnesów i gatunków materiałów, takich jak NdFeB, sprawdź nasz porównanie gatunków magnesów N52 vs. N35, które zagłębia się w to, jak wybór materiału wpływa na siłę pola i stabilność.

Moment obrotowy i zjawisko cogging w zastosowaniach obrotowych

Jeśli chodzi o moment obrotowy i cogging, dyski magnetyczne o magnetyzacji diametralnej zazwyczaj wykazują wyższe efekty cogging. Czyni to je dobrym wyborem dla silników krokowych z 2 biegunami, gdzie potrzebne jest precyzyjne utrzymanie pozycji, ale drgania momentu obrotowego nie są dużym problemem. Ostre przejście biegunów o kącie 180° powoduje zauważalne skoki momentu obrotowego podczas obrotu wirnika.

Z drugiej strony, magnesy pierścieniowe wielobiegunowe — z ich wieloma płynnymi przejściami biegunów — oferują niemal zerowy moment cogging. Czyni je to idealnym wyborem dla serwo i wrzecionowych silników, które wymagają płynnego obrotu i stałego momentu obrotowego. Dzięki sinusoidalnemu rozkładowi pola strumienia, drgania momentu obrotowego są znacznie zminimalizowane.

Faktyczne dane testowe i wzory na drgania momentu obrotowego pokazują, że magnesy pierścieniowe z 6 i 8 biegunami redukują drgania momentu obrotowego nawet do 70% w porównaniu do dysków diametralnych. Oznacza to cichsze, bardziej wydajne silniki, szczególnie przydatne w wysokowydajnych zastosowaniach BLDC.

Dla tych, którzy poszukują zmniejszenia drgań cogging i płynniejszego ruchu, magnesy pierścieniowe wielobiegunowe są najlepszym wyborem. Jeśli chcesz zgłębić temat materiałów magnetycznych, które wytrzymują wyższe temperatury pracy, szczegółowa karta katalogowa magnesów SmCo obejmuje opcje dopasowane do trudnych projektów silników.

Rozważania mechaniczne i montażowe

Jeśli chodzi o montaż dysków magnetycznie spolaryzowanych na zasadzie przeciwnego pola, powszechnie stosuje się metody montażu na wcisk lub klejenia. Jednak te dyski wymagają ścisłej tolerancji ustawienia biegunów — każde odchylenie powyżej 0,05 mm może powodować zauważalne spadki wydajności. Ta wrażliwość na niewłaściwe ustawienie biegunów wymaga ostrożnego obchodzenia się podczas montażu.

Z drugiej strony, magnesy pierścieniowe wielobiegunowe korzystają z bardziej zaawansowanych technik montażu, takich jak wtryskowe pokrywanie lub montaż na skurcz, które zapewniają większą stabilność mechaniczną i lepszą ochronę. NBAEM wymaga ścisłej tolerancji ±0,03 mm na rozmieszczenie biegunów w magnesach pierścieniowych wielobiegunowych, co zapewnia doskonałą jednorodność pola radialnego i spójną wydajność magnetyczną. Ta wysoka precyzja zmniejsza ryzyko podczas montażu silników i poprawia ogólną niezawodność.

Macierz zastosowań specyficznych dla branży

Jeśli chodzi o zastosowania w rzeczywistości, wybór między dyskami spolaryzowanymi na zasadzie przeciwnego pola a magnesami pierścieniowymi wielobiegunowymi zależy w dużej mierze od wymagań dotyczących wydajności i celów kosztowych.

• Drony: Magnes pierścieniowy wielobiegunowy z 6 biegunami jest idealny do silników gimbala, zapewniając płynną, precyzyjną kontrolę z redukcją momentu hamującego o około 30%. Oznacza to lepszą stabilizację kamery i dłuższy czas lotu dzięki mniejszym drganiom silnika.
• Elektroniczny układ kierowniczy (EPS) w motoryzacji: Dyski spolaryzowane na zasadzie przeciwnego pola są tutaj opłacalnym wyborem. Dzięki prostemu 2-biegunowemu wzorcowi wspierają produkcję na dużą skalę — powyżej 100 000 sztuk rocznie — jednocześnie utrzymując niezawodną wydajność w systemach kierowniczych.
• Silniki wrzecionowe HDD: Wysokoprędkościowe silniki wrzecionowe korzystają z magnesów pierścieniowych wielobiegunowych z 8 biegunami. Ich wyższa precyzja rozmieszczenia biegunów utrzymuje odchylenie od osi poniżej 0,5%, zapewniając stabilne obroty i dłuższą żywotność dysku twardego.

Aby uzyskać więcej informacji na temat rozwiązań magnetycznych dostosowanych do zastosowań w różnych branżach, sprawdź eksperckie spostrzeżenia NBAEM na temat zastosowania magnesów w technologii silników.

Podział kosztów i skalowalności

Jeśli chodzi o narzędzia, magnesy pierścieniowe wielobiegunowe wymagają dłuższego czasu — zazwyczaj od 4 do 6 tygodni — ze względu na złożoność precyzyjnego rozmieszczenia biegunów. W przeciwieństwie do tego, dyski spolaryzowane na zasadzie przeciwnego pola wymagają około 2 tygodni, co czyni je szybszymi w produkcji.

Przy wolumenie 10 000 sztuk różnica w kosztach jednostkowych waha się od $0,15 do $0,80, przy czym magnesy pierścieniowe wielobiegunowe są zazwyczaj droższe ze względu na skomplikowaną produkcję i bardziej rygorystyczne tolerancje. Jednak ten dodatkowy koszt często się opłaca w wydajności dla zastosowań wymagających płynnego momentu obrotowego i sinusoidalnej gęstości strumienia.

NBAEM oferuje minimalną ilość zamówienia (MOQ) wynoszącą 100 prototypowych sztuk, wraz z pełną weryfikacją biegunów, aby zapewnić dokładne namagnesowanie i niezawodną wydajność przed zwiększeniem produkcji. Ta usługa pomaga zminimalizować ryzyko i przyspiesza rozwój produktu.

Lista kontrolna wyboru magnesów dyskowych spolaryzowanych na zasadzie przeciwnego pola i magnesów pierścieniowych wielobiegunowych

Wybór odpowiedniego magnesu zależy od Twoich konkretnych potrzeb. Oto szybki przewodnik, który Ci w tym pomoże:

• Potrzebujesz mniej niż 4 bieguny? Wybierz magnes dyskowy spolaryzowany na zasadzie przeciwnego pola—prosty i skuteczny dla podstawowych układów dwubiegunowych.
• Szukasz gładkiego, sinusoidalnego pola BEMF (back-EMF)? Pierścieniowe magnesy wielobiegunowe to najlepszy wybór, oferując wyższą jednorodność pola radialnego i zmniejszone wahania momentu obrotowego.
• Temperatura pracy powyżej 120°C? Weź pod uwagę Magnesy wielobiegunowe SmCo dla lepszej stabilności termicznej i wydajności.

Dla precyzyjnych konstrukcji, szczególnie przy ścisłych tolerancjach rozmieszczenia biegunów, możesz skontaktować się z naszym zespołem CTA aby otrzymać szczegółowy raport rozmieszczenia biegunów w ciągu 24 godzin.

Ta lista kontrolna zapewnia wybór magnesu odpowiedniego do Twojej aplikacji — czy to dla ekonomicznego układu kierowniczego EPS, czy wysokowydajnych silników wrzecionowych.

Więcej o materiałach wysokiej wydajności, takich jak SmCo, znajdziesz w naszym szczegółowym artykule na temat magnesy SmCo.