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Perché così tante persone scelgono di utilizzare motori a magneti permanenti ora solo per via del loro risparmio energetico, che può raggiungere circa il 20%? Oggi spiegherò l'influenza della geometria e della tolleranza dei magneti dei motori a magnete permanente sulla larghezza dei magneti dei motori.
In un anello di circuito magnetico fisso, quando lo spessore dell'acciaio magnetico aumenta, diminuisce il traferro tra il rotore e lo statore. Ad esempio, aumentando lo spessore di 1 mm si ridurrebbe il traferro della stessa quantità e di conseguenza si aumenterebbe il flusso magnetico effettivo, poiché un campo magnetico più forte può essere mantenuto attraverso il traferro ridotto.
All'aumentare del flusso magnetico efficace, la velocità a vuoto del motore tende a diminuire. Ad esempio, se lo spessore aumenta del 10%, la velocità a vuoto può diminuire di circa il 5-7%, a seconda della progettazione del motore. Allo stesso tempo, la corrente a vuoto diminuisce poiché il motore richiede meno potenza per superare le perdite interne, riducendosi potenzialmente del 3-5%. Questo accoppiamento magnetico migliorato si traduce in un funzionamento più efficiente del motore in condizioni di assenza di carico.
Lo spessore maggiore e il flusso magnetico più elevato possono aumentare l'efficienza di picco del motore fino al 2-3%. Il vantaggio, tuttavia, ha un costo. Una maggiore attrazione magnetica aumenta le vibrazioni di commutazione che potrebbero richiedere meccanismi di smorzamento aggiuntivi. La curva di efficienza per il motore diventa più ripida: il motore funziona in modo ottimale entro un intervallo ristretto di velocità e carichi. Ciò può ridurre l'utilità complessiva del motore per quelle applicazioni che richiedono un carico variabile.
Nell'acciaio magnetico, c'è una grande necessità di garantire uno spessore uniforme perché, sulla distribuzione uniforme del campo magnetico, lo squilibrio meccanico causa vibrazioni. Ad esempio, cambiamenti di spessore di circa 0.1 mm determinano un aumento dell'ampiezza delle vibrazioni di circa il 2-3%, il che certamente danneggia le prestazioni del motore e la sua durata di servizio. Quindi, uno spessore uniforme aiuta a ottenere operazioni fluide e aumenta l'aspettativa di vita del motore.
Per i motori brushless, lo spazio cumulativo tra i magneti deve essere controllato molto strettamente. Uno spazio totale di oltre 0.5 mm potrebbe non consentire un'installazione e un allineamento corretti. Se lo spazio è troppo piccolo, l'installazione diventa problematica a causa della tenuta. Al contrario, uno spazio troppo grande può causare vibrazioni considerevoli e una perdita di efficienza del motore fino al 5-10%. Questo perché il disallineamento influisce sull'efficacia del rilevamento della posizione del rotore da parte del sensore Hall e, di conseguenza, si verifica una scarsa efficienza di commutazione con maggiori perdite di energia.
Gli elementi Hall utilizzati per stabilire la posizione del rotore si basano su un allineamento esatto con i magneti. Un disallineamento di soli 0.2 mm può causare un errore di temporizzazione di diversi gradi, con un impatto negativo sull'efficienza e sulle prestazioni del motore. Un posizionamento preciso assicura che il motore funzioni con fluidità ed efficienza e riduce al minimo la possibilità di usura eccessiva.
Nei motori a spazzole, ci sono spazi intenzionali tra i magneti per consentire la commutazione meccanica. Questi spazi sono usati come zone di transizione in cui le spazzole possono cambiare contatto senza causare un arco o una grave usura. In genere, si mantiene uno spazio di circa 0.3-0.5 mm per bilanciare una commutazione efficiente con la stabilità meccanica.
Il rigoroso processo di installazione assicura che i magneti siano correttamente montati all'interno del gruppo motore. Errori percentuali minori nella larghezza o nel posizionamento del magnete possono causare gravi problemi di prestazioni. Ad esempio, se un magnete è installato in modo errato, essendo fuori di 0.2 mm, causerà un offset del rotore, con conseguenze come vibrazioni aggiuntive e una perdita di efficienza del 3-5%.
Se è troppo grande, potrebbe causare una cattiva installazione, causando stress meccanico al motore e possibili danni. Se è troppo piccolo, lo spostamento nel funzionamento potrebbe causare il disallineamento del magnete, un aumento delle vibrazioni e quindi un enorme calo dell'efficienza. Una larghezza adeguata assicura che i magneti rimangano nel posto giusto e funzionino in modo efficiente.
La smussatura dei bordi dell'acciaio magnetico riduce la velocità del cambiamento di un campo magnetico nella sua area di bordo, il che aiuta a minimizzare le vibrazioni impulsive. La smussatura a un raggio di 0.5 mm può ridurre l'ampiezza della vibrazione del 2-4% e garantire un funzionamento più fluido del motore. Informazioni troppo scarse sulla smussatura di solito si traducono in salti nel campo magnetico e aumento delle pulsazioni e del rumore.
La smussatura è solitamente accompagnata da una perdita di flusso magnetico. Ad esempio, una smussatura di dimensioni pari a 0.8 mm può portare a una perdita di flusso magnetico di circa lo 0.5-1.5%. Ciò deve essere considerato a fronte del vantaggio di una riduzione delle vibrazioni e quindi di una fluidità di funzionamento.
Cambiando la dimensione dello smusso è possibile bilanciare magnetismo residuo e pulsazione. Ad esempio, riducendo leggermente la dimensione dello smusso, il magnetismo residuo aumenta dall'1 al 2%, il che sarebbe utile per condizioni in cui c'è un basso magnetismo residuo, ma questo deve essere trattato con cautela poiché potrebbe verificarsi un forte aumento nell'ampiezza della pulsazione.
La dimensione dello smusso influisce direttamente sul flusso magnetico effettivo. Mentre uno smusso più grande riduce leggermente il flusso, aiuta a ottenere un funzionamento più fluido. Uno smusso più piccolo trattiene più flusso ma può portare a vibrazioni maggiori. La dimensione ottimale dello smusso, come 0.5-0.7 mm, può mantenere il compromesso tra alta efficienza e basse vibrazioni per prestazioni ottimali del motore.
Le velocità e le correnti a vuoto dei motori DC sono correlate al magnetismo residuo. Ad esempio, se un motore ha un magnetismo residuo più elevato, la velocità a vuoto può essere ridotta del 5-10% a causa del valore più elevato del flusso magnetico. Ciò a sua volta rende la corrente a vuoto più bassa, generalmente del 10-15% inferiore rispetto ai motori con un magnetismo residuo più basso, poiché a questo punto operativo il motore ha una minore resistenza elettrica.
Maggiore è il magnetismo residuo, maggiore è la coppia massima che un motore può raggiungere. In particolari condizioni, se il magnetismo residuo è ottimizzato, è possibile ottenere un aumento della coppia fino al 20%. Anche l'efficienza del motore migliora; è possibile avere un aumento dell'efficienza del 5-10% nei punti di massima efficienza. Questi, tuttavia, devono essere bilanciati con la possibilità di maggiori vibrazioni e rumore.
La velocità a vuoto e la coppia massima sono gli indici importanti che riflettono le prestazioni del motore. In un test del genere, ad esempio, si dice che un motore DC è alla sua velocità di funzionamento ottimale di 3000 RPM con una coppia massima di 1.5 Nm. Le deviazioni da questo valore ottimale daranno un'idea della variazione del magnetismo residuo e della salute del motore. Questi test generalmente comportano la misurazione della risposta in condizioni di carico controllate e che le metriche delle prestazioni rientrino negli standard previsti.
La coercività influisce sia sulla resistenza del magnete alla smagnetizzazione che sulla sua stabilità operativa a temperature elevate. Un magnete con elevata coercività, ad esempio 1000 kA/m, può resistere a temperature più elevate senza perdere le sue proprietà magnetiche. Ciò consente un design del magnete più sottile, riducendo il peso e le dimensioni complessive del motore. Al contrario, i magneti con coercività inferiore potrebbero richiedere un aumento di spessore del 10-20% per mantenere la stabilità e prevenire la smagnetizzazione, soprattutto in ambienti ad alta temperatura.
Le esigenze operative e i costi determinerebbero i valori di coercività ottimali. Nelle applicazioni normali, ad esempio, 800-1000 kA/m sarebbero adeguati per mantenere stabilità e prestazioni. Realizzare il motore con una coercività eccessivamente elevata richiederà molte risorse e in genere non è necessario, a condizione che la temperatura di esercizio del motore rimanga nell'intervallo moderato. Pertanto, i valori di coercività dovrebbero corrispondere ai requisiti specifici dell'applicazione per evitare costi di materiale eccessivamente elevati e utilizzare le risorse in modo efficiente.
La piattezza della curva di efficienza del motore è un fattore chiave nella valutazione delle prestazioni. Una curva di efficienza relativamente piatta significa che, in un'ampia gamma di condizioni operative, le prestazioni sono costanti. Ad esempio, un motore la cui curva di efficienza rimane entro l'85-90% per tutta la sua velocità è preferibile rispetto a un altro il cui picco è al 92% ma scende al 75% ad altre velocità. Questa coerenza è fondamentale nelle applicazioni che necessitano di prestazioni affidabili attraverso carichi e velocità variabili.
Nelle applicazioni reali, in particolare per i motori hub nei veicoli elettrici, la piattezza della curva di efficienza influisce direttamente sulle prestazioni. Ad esempio, in condizioni stradali così varie come in salita o superfici dissestate, il motore con una curva di efficienza più piatta fornirà una potenza più affidabile e un migliore utilizzo dell'energia. Ad esempio, un motore hub che funziona all'85% di efficienza sia su superfici piane che inclinate fornirà una migliore autonomia complessiva e prestazioni rispetto a uno la cui efficienza diminuisce drasticamente sulle pendenze. Ciò si traduce in una guida più fluida e un consumo di energia più prevedibile, cruciale per il funzionamento pratico del veicolo.
La sua linea di prodotti è stata realizzata con una varietà di design, tenendo conto del miglioramento delle prestazioni dei motori a magneti permanenti in base alla forma e alla tolleranza dei magneti del motore.
A causa della grande influenza che fa la differenza nei magneti dei motori a magnete permanente che determina l'andamento generale delle sue prestazioni, diventa importante per ENNENG per fornire la competenza necessaria con prodotti specializzati.
I motori a magnete permanente di ENNENG sono ben progettati, fin nei minimi dettagli nella forma e nelle tolleranze strette. Ciò, a sua volta, aumenterà l'efficienza dei motori con un minor consumo di energia e una maggiore potenza di uscita.
L'impiego esclusivo delle più recenti tecniche di produzione abbinate a materiali eccellenti garantisce che la coerenza di forma e dimensioni di tutti i magneti dei motori prodotti da ENNENG fornisca una variazione minima nei risultati. La precisione nella forma e nella tolleranza dei magneti ha un'ottima relazione con un funzionamento più fluido, basse vibrazioni e un'elevata affidabilità generale.
Inoltre, il prodotto di ENNENG può essere personalizzato nella forma e nella tolleranza del magnete in base ai requisiti dettagliati dei clienti. Ciò significherebbe un'ampia latitudine per i clienti per ottimizzare le prestazioni del loro motore nelle loro applicazioni.
Il ENNENG i prodotti assicurano che la forma e la tolleranza dei motori a magnete permanente abbiano un impatto enorme sulle prestazioni del motore. La produzione di prodotti presso l'azienda è dotata di forme definite e tolleranze strette che possono consentire efficienza avanzata, risparmio energetico e anche maggiore affidabilità. Un'altra opzione è la personalizzazione, consentendo al cliente di apportare modifiche per la migliore vestibilità per migliorare le prestazioni del motore.
