Que sont les aimants de moteur ?
style="vertical-align: inherit;">Il existe de nombreux types de moteurs, mais leur principe de fonctionnement est le même : un champ magnétique se forme une fois le circuit électrique établi et la conversion mutuelle de l'énergie électrique et de l'énergie cinétique est réalisée par induction électromagnétique.
Quels sont les avantages du moteur à aimant permanent ?
Le moteur à aimant permanent est un moteur à économie d'énergie doté d'un rendement élevé et d'une structure simple dont le champ magnétique est formé par des aimants permanents aux terres rares sans bobine magnétique ni courant d'excitation. Comparé au moteur à excitation traditionnel, le moteur à aimant permanent présente les avantages remarquables d'une structure simple, d'un fonctionnement fiable, d'une petite taille, d'un poids léger, d'une faible perte et d'un rendement élevé qui est largement utilisé dans les domaines de l'aérospatiale, de la défense nationale, de la production industrielle et agricole. et la vie quotidienne. Avec le développement de matériaux à aimants permanents hautes performances et le développement rapide de la technologie de contrôle, l'application des moteurs à aimants permanents sera de plus en plus large.
Que sont aimants de moteur ?
Les aimants de moteur sont les aimants appliqués dans divers types de moteurs et de rotors et stators à aimants permanents associés. Les matériaux des aimants de moteur comprennent les aimants permanents en ferrite, les aimants permanents AlNiCo, Aimants permanents SMCO , Aimants permanents NdFeB , etc. Selon différents principes de conception du moteur et applications réelles, la forme des aimants du moteur se réfère à un rectangle, un disque, un arc, un anneau, un segment, etc.
Quelle est la relation entre les aimants des moteurs et les moteurs à aimants permanents ?
Le développement du moteur à aimant permanent est étroitement lié au développement du moteur à aimant. Le premier moteur au monde apparu dans les années 1820 était un moteur à aimant permanent dont le champ magnétique était formé par des aimants permanents. Cependant, le matériau pour aimant permanent utilisé à l’époque était du minerai de fer magnétique naturel (Fe3O4). En raison de ses faibles propriétés magnétiques, le moteur qui en était fabriqué était relativement volumineux et fut bientôt remplacé par un moteur à excitation.
Avec le développement de la science et les exigences de divers moteurs, les scientifiques ont mené des recherches approfondies sur le mécanisme, la composition et la technologie de fabrication des matériaux à aimants permanents et ont successivement découvert l'acier au carbone et l'acier au tungstène ((BH)max 2,7 kJ/m3), acier au cobalt ((BH)max 7,2 kJ/m3) et autres matériaux à aimants permanents. Divers micro et petits moteurs sont fabriqués à partir d'aimants permanents, à nouveau comme aimants, en particulier les aimants permanents AlNiCo dans les années 1930 ((BH) max peut atteindre 85 kJ/m3) et les aimants permanents en ferrite dans les années 1950 ((BH) max peut atteindre 40 kJ. /m3) ont une propriété magnétique améliorée. Cependant, la force coercitive des aimants permanents AlNiCo est faible (Hcb : 36-160 kA/m) et la densité de rémanence des aimants permanents en ferrite n'est pas élevée (Br : 0,2-0,44 T), ce qui limite leur application dans les moteurs. Les matériaux à aimants permanents samarium-cobalt sont apparus jusque dans les années 1960. Le composé intermétallique SM2CO17 est un matériau à aimant permanent formé de samarium, élément de terre rare, et de cobalt métallique, de zirconium et de fer, dont le produit d'énergie magnétique maximale peut atteindre environ 150 fois celui de l'acier au carbone, 8 à 10 fois celui de l'aimant permanent en ferrite, et 3 à 5 fois supérieur à celui des aimants permanents AlNiCo. Avec les avantages d'une densité de rémanence élevée, d'une coercivité élevée, d'une énergie magnétique élevée, d'un faible coefficient de température et d'une force magnétique stable, le matériau à aimant permanent SM2CO17 est très approprié pour la fabrication de moteurs, en particulier pour les moteurs couple à basse vitesse, les démarreurs, les capteurs et les systèmes magnétiques comme les roulements magnétiques, mais ses inconvénients sont que les produits sont fragiles et coûteux. Quels que soient les inconvénients, l’apparition des matériaux à aimants permanents SMCO a conduit le développement des moteurs à aimants permanents vers une nouvelle période historique. Dans les années 1980, la troisième génération de matériaux à aimants permanents de terres rares est apparue. Le ND2FE14B est la phase principale du matériau à aimant permanent NdFeB avec une petite quantité de phase riche en néodyme et a une rémanence, une coercivité et un produit énergétique maximum plus élevés que le samarium-cobalt permanent. matériaux magnétiques. Il s'agit du matériau magnétique le plus populaire utilisé dans les moteurs à aimants permanents, avec de bonnes propriétés mécaniques et une faible densité d'alliage qui permet de fabriquer des composants magnétiques légers, fins, petits et ultra-miniaturisés. Cependant, en raison de son coefficient de température magnétique plus élevé et de sa moindre résistance à la corrosion, son application à haute température et dans des environnements difficiles est limitée.
Quels sont les avantages des aimants de moteur aux terres rares ?
Avantages mentionnés ci-dessus des aimants de moteur : densité de rémanence élevée, coercivité élevée et produit à haute énergie, qui rendent les moteurs à aimants permanents plus petits et plus légers sans que le rendement du moteur ne soit réduit ni même supérieur. De plus, par rapport aux moteurs courants, les moteurs à aimants permanents aux terres rares présentent des caractéristiques telles qu'aucune bobine ni noyau de fer, aucune perte d'énergie, aucun chauffage, une taille et un poids plus petits et un rendement plus élevé, ce qui constitue un remplacement idéal pour les moteurs courants. Les moteurs à aimants permanents aux terres rares dans l'industrie automobile ont déjà remplacé les moteurs traditionnels, ce qui réduit le volume de 40 à 70 %, augmente le rendement de plus de 50 % et économise du cuivre et de l'électricité.
Son remarquable effet d'économie d'énergie et les avantages de la réduction des émissions de carbone sont conformes à la tendance générale en matière d'économie d'énergie et de protection de l'environnement dans le monde. Par conséquent, les moteurs à aimants permanents à base de terres rares à haut rendement remplacent les moteurs traditionnels en grande quantité, et la demande en aimants permanents à entraînement direct, en productions d'énergie éolienne, en appareils électroménagers économes en énergie, en ascenseurs économes en énergie, en climatiseurs à onduleur, en véhicules hybrides, les véhicules à énergie nouvelle et les moteurs à haut rendement pour le transport ferroviaire sont en plein essor. L'énorme demande continue de croître et de nouveaux matériaux ne sont toujours pas disponibles en termes d'exigences de miniaturisation des appareils, tels que le moteur à bobine mobile de disque dur (VCM), le moteur de lecteur/lecteur optique de DVD, le moteur de vibration de téléphone portable, les petites et légères automobiles.
Par conséquent, les aimants de moteur aux terres rares sont actuellement largement utilisés dans les moteurs et la demande ne cesse d’augmenter.
Comment choisir les aimants du moteur ?
Lors du choix des aimants pour moteur, nous devons commencer par connaître les aspects suivants :
Quelle est la relation entre les performances du moteur à aimant permanent et la rémanence des aimants du moteur ?
En bref, plus la rémanence de l’aimant du moteur est grande, plus la force magnétique de l’aimant sera forte. Pour un moteur à aimant permanent à courant continu, dans les mêmes paramètres d'enroulement et conditions de test, plus la force magnétique est élevée, plus la vitesse à vide et le courant à vide seront faibles et plus le couple maximum est élevé, plus l'efficacité sera élevée. avoir. Dans le test réel, la rémanence standard des aimants du moteur est généralement jugée par le niveau de vitesse à vide et le couple maximal.
Comment fonctionne la coercitivité （Hcj ）des aimants du moteur affectent les performances du moteur ?
La température de travail affecte la progression de la démagnétisation inverse pendant le processus de fonctionnement. Du point de vue de la conception du moteur, plus la force coercitive de l'aimant du moteur est élevée, plus la capacité à résister à la démagnétisation inverse sera forte, il ne sert à rien de préférer une certaine coercitivité élevée car d'autres composants du moteur ne fonctionneront pas. stablement à une température plus élevée. Par conséquent, en fonction des performances requises du moteur, le coût de fabrication du moteur est réduit en réduisant l'épaisseur des aimants du moteur. Au contraire, plus la force coercitive est faible, plus l'épaisseur des aimants doit être grande pour augmenter la résistance à la démagnétisation inverse.
Comment fonctionne la squareité （TAUX Hk/Hcj ）des aimants du moteur affectent les performances du moteur ?
La squareité （TAUX Hk/Hcj ）de l'aimant du moteur détermine la rectitude de la courbe d'essai des performances du moteur dans des conditions extrêmes. Plus l'équerrage est élevé, plus la limite de fonctionnement du moteur sera élevée. Dans les mêmes limites de fonctionnement, plus l'équerrage est élevé, meilleure sera la stabilité du moteur. En fonction des conditions d'application requises, le coût d'achat des aimants est réduit en réduisant la longueur de l'aimant.
Quel effet la cohérence des performances des aimants des moteurs a-t-elle sur les moteurs ?
Un moteur à aimant permanent contient généralement plusieurs paires d’aimants à l’intérieur. Si la rémanence de chaque aimant est différente, c'est-à-dire que le flux magnétique de chaque aimant devient non uniforme, le moteur tremblera à cause du couple asymétrique et le bruit de fonctionnement des moteurs sera beaucoup plus fort. Si la cohérence de la force coercitive n'est pas bonne, en particulier si la force coercitive de certains aimants est trop faible, la vitesse de démagnétisation inverse sera beaucoup plus élevée et le moteur finira par trembler à mesure que le flux magnétique de chaque aimant deviendra non uniforme.
Comment choisir le degré de résistance à la température pour les aimants du moteur ?
Cela dépend de la température réelle de l'environnement de fonctionnement du moteur et est acceptable si elle ne dépasse pas la limite de température. La démagnétisation se produit si la température de fonctionnement dépasse la limite, ce qui entraîne un dysfonctionnement du moteur provoqué par la disparition du champ magnétique. Par conséquent, le degré de résistance à la température des aimants de moteur sera normalement supérieur à celui conçu.
Conclusion:
Dans le cadre de la tendance générale aux économies d'énergie et à la protection de l'environnement dans le monde, la production industrielle d'aimants permanents pour moteurs aux terres rares avec une densité de rémanence élevée, une coercivité élevée et une force magnétique élevée est une condition préalable importante pour l'application à grande échelle des moteurs à aimants permanents.
21 avril 2022 Publié par Mag Printemps ® – Expert en solutions magnétiques vertes
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