Руководство по сравнению эффективности дисков с диаметральной магнитизацией и мультиполярных кольцевых магнитов

Объяснение паттернов намагничивания

Диаметрически намагниченные дисковые магниты

• Намагничены по диаметру с четкой полярностью Север-Юг
• Линии магнитного поля выходят из одного полукруга и входят в противоположный полукруг
• Обычно изготавливаются из высокопроизводительных материалов, таких как NdFeB (неодим железо бор) и SmCo (самарий кобальт).
• Типичные классы варьируются от N35 до N52 для NdFeB и 2J85 для SmCo

Мультиполярные кольцевые магниты

• Обладают несколькими чередующимися полюсами, равномерно расположенными по окружности — обычно 4, 6, 8 или более полюсов
• Два основных ориентации: аксиальная (полюса выровнены вдоль оси магнита) и радиальная (полюса указывают наружу радиально)
• Методы производства включают спеченные магниты, обладающие высокой прочностью и точностью, и связные магниты, обеспечивающие сложные формы и гибкость

NBAEM специализируется на поставке как диаметрических дисков, так и прецизионных мультиполярных кольцевых магнитов, адаптированных под ваши точные требования

Сравнение характеристик магнитного поля

При сравнении диаметрально намагниченные дисковые магниты to мультиполярные кольцевые магниты, различия в характеристиках магнитного поля явно выделяются:

Диаметральные диски создают четкое поле север-юг по диаметру, но краевые эффекты могут вызывать неравномерное распределение потока. С другой стороны, многополюсные кольцевые магниты предлагают превосходную равномерность радиального поля, благодаря их чередующемуся расположению полюсов вокруг кольца. Эта конструкция сглаживает переходы полюсов, обеспечивая лучшие синусоидальные магнитные поля, что имеет решающее значение для снижения пульсаций крутящего момента в таких приложениях, как BLDC и шпиндельные двигатели.

Моделирование методом конечных элементов (FEA) подтверждает, что многополюсные кольца обеспечивают более сильную и плавную плотность магнитного потока в воздушном зазоре, что делает их предпочтительным вариантом для высокопроизводительных конструкций двигателей, требующих стабильного выходного крутящего момента.

Для получения подробных рекомендаций по характеристикам магнитов и маркам материалов, таким как NdFeB, ознакомьтесь с нашим сравнением марок магнитов N52 и N35, в котором подробно рассматривается, как выбор материала влияет на напряженность и стабильность поля.

Крутящий момент и зубцовый момент во вращающихся приложениях

Когда дело доходит до крутящего момента и зубцового момента, диаметрально намагниченные диски, как правило, демонстрируют более высокие эффекты зубцового момента. Это делает их хорошим выбором для 2-полюсных шаговых двигателей, где требуется точное удержание положения, но пульсации крутящего момента не являются большой проблемой. Резкий переход полюса на 180° вызывает заметные скачки крутящего момента при повороте ротора.

С другой стороны, многополюсные кольцевые магниты — с их множественными плавными переходами полюсов — предлагают почти нулевой зубцовый момент. Это делает их идеальными для серводвигателей и шпиндельных двигателей, требующих плавного вращения и стабильного выходного крутящего момента. Благодаря их синусоидальной плотности потока пульсации крутящего момента сводятся к минимуму.

Фактически, реальные тестовые данные и формулы пульсаций крутящего момента показывают, что 6- и 8-полюсные кольцевые магниты снижают пульсации крутящего момента до 70% по сравнению с диаметральными дисками. Это означает более тихие и эффективные двигатели, особенно полезные в высокопроизводительных приложениях BLDC.

Для тех, кто ищет уменьшенный зубцовый момент и более плавное движение, многополюсные кольца — это оптимальный вариант. Если вы хотите углубиться в магнитные материалы, выдерживающие более высокие рабочие температуры, подробная спецификация магнитов SmCo охватывает варианты, подходящие для сложных конструкций двигателей.

Механические аспекты и соображения по сборке

При монтаже диаметрально намагниченных дисков обычно используют методы прессовки или клеевого крепления. Однако такие диски требуют строгого допускa по выравниванию полюсов — любое смещение более 0,05 мм может привести к заметному снижению характеристик. Эта чувствительность к несоответствию полюсов требует аккуратной обработки при сборке.

С другой стороны, многополюсные кольцевые магниты выигрывают от более современных методов монтажа, таких как инъекционное формование или усадочная посадка, которые обеспечивают более прочную механическую стабильность и лучшую защиту. NBAEM устанавливает строгий допуск ±0,03 мм на расположение полюсов для многополюсных колец, обеспечивая отличную однородность радиального поля и стабильную магнитную производительность. Эта высокая точность снижает риски при сборке моторов и повышает общую надежность.

Матрица отраслевых приложений

При использовании в реальных условиях выбор между диаметрально намагниченными дисками и многополюсными кольцевыми магнитами зависит в значительной мере от требований к производительности и целевых затрат.

• Дроны: Многополюсный кольцевой магнит с 6 полюсами идеально подходит для гироскопных моторов, обеспечивая плавное и точное управление с примерно 30% снижением крутящего момента заедания. Это означает лучшую стабилизацию камеры и более длительное время полета благодаря меньшим вибрациям мотора.
• Электроусилители руля (EPS) для автомобилей: Диаметрально намагниченные диски — экономичный выбор. Простая конструкция с 2 полюсами позволяет производить их в больших объемах — свыше 100 000 штук в год — при этом обеспечивая надежную работу в системах рулевого управления.
• Двигатели шпинделя HDD: Высокоскоростные шпиндельные двигатели выигрывают от использования многополюсных кольцевых магнитов с 8 полюсами. Их превосходная точность расположения полюсов обеспечивает минимальный выброс вращения ниже 0,5%, что гарантирует стабильные обороты и более долгий срок службы жесткого диска.

Для получения более подробной информации о магнитных решениях, адаптированных к применению в различных отраслях, ознакомьтесь с экспертными рекомендациями NBAEM по применением магнитов для моторов.

Анализу стоимости и масштабируемости

При производстве инструментов многополюсные кольцевые магниты требуют больше времени — обычно 4–6 недель — из-за сложности точного расположения полюсов. В то время как диаметрально намагниченные диски требуют около 2 недель, что делает их более быстрыми в производстве.

При объеме 10 000 штук разница в стоимости за единицу составляет от $0,15 до $0,80, при этом многополюсные кольца обычно дороже из-за сложного производства и более строгих допусков. Однако эти дополнительные затраты часто окупаются за счет улучшенной производительности в приложениях, требующих плавного крутящего момента и синусоидальной плотности магнитного потока.

NBAEM предлагает минимальный заказ (MOQ) от 100 прототипных штук с полной проверкой полюсов для обеспечения точной намагниченности и надежной работы перед масштабированием производства. Эта услуга помогает снизить риски и ускорить разработку продукта.

Контрольный список выбора для диаметрически намагниченных дисковых магнитов и многополюсных кольцевых магнитов

Выбор подходящего магнита зависит от ваших конкретных потребностей. Вот краткое руководство, которое поможет вам определиться:

• Нужно менее 4 полюсов? Выбирайте диаметрический дисковый магнитпросто и эффективно для базовых двухполюсных настроек.
• Ищете плавный, синусоидальный обратный ЭДС (BEMF)? Многополюсные кольцевые магниты — ваш лучший выбор, обеспечивающий более равномерное радиальное поле и снижение колебаний крутящего момента.
• Рабочая температура выше 120°C? Рассмотрите Многополюсные магниты SmCo для лучшей тепловой стабильности и производительности.

Для точных сборок, особенно при строгих допусках по размещению полюсов, вы можете обратиться в нашу команду CTA чтобы получить подробный отчет о размещении полюсов в течение 24 часов.

Этот контрольный список поможет вам выбрать магнит, подходящий для вашей задачи — будь то экономичный EPS-руль или высокопроизводительные шпиндельные моторы.

Больше информации о высокопроизводительных материалах, таких как SmCo, смотрите в нашей подробной статье на магниты SmCo.