¿Cuáles son los materiales magnéticos comúnmente utilizados en los motores?

Los materiales de imanes permanentes comúnmente utilizados en los motores incluyen imanes sinterizados e imanes unidos, los tipos principales son AlNiCo, ferrita, SmCo, NdFeB, etc.

Álnico: El material de imán permanente de alnico es el material de imán permanente más antiguo y ampliamente utilizado, y su proceso de preparación y tecnología son relativamente maduros. En la actualidad, existen fábricas que lo producen en Japón, Estados Unidos, Europa, Rusia y China.

Material de ferrita permanente: En la década de 1950, la ferrita comenzó a florecer, especialmente en la década de 1970, cuando se puso en producción en grandes cantidades la ferrita de estroncio con un buen rendimiento en coercitividad y producto de energía magnética, lo que expandió rápidamente el uso de la ferrita permanente. Como material magnético no metálico, la ferrita no tiene las desventajas de fácil oxidación, baja temperatura de Curie y alto costo de los materiales de imán permanente metálico, por lo que es muy popular.

Material de cobalto samario: Un material de imán permanente con excelentes propiedades magnéticas que surgió a mediados de la década de 1960 y su rendimiento es muy estable. El samario cobalto es particularmente adecuado para la fabricación de motores en términos de propiedades magnéticas, pero debido a su alto precio, se utiliza principalmente en la investigación y el desarrollo de motores militares como la aviación, la industria aeroespacial y las armas, y motores en campos de alta tecnología de alto rendimiento.

Material de NdFeB:El material magnético NdFeB es una aleación de neodimio, óxido de hierro, etc., también conocido como acero magnético. Tiene un producto de energía magnética y una fuerza coercitiva extremadamente altos. Al mismo tiempo, las ventajas de la alta densidad de energía hacen que el material de imán permanente NdFeB sea ampliamente utilizado en la industria moderna y la tecnología electrónica, lo que hace posible miniaturizar, aligerar y adelgazar equipos como instrumentos, motores electroacústicos, separación magnética y magnetización. Debido a que contiene una gran cantidad de neodimio y hierro, es fácil de oxidar.

La influencia de los materiales magnéticos en el rendimiento del motor

Una de las características estructurales del motor es que el polo del estator está compuesto de materiales magnéticos permanentes. La calidad del material magnético afecta directamente el tamaño del circuito magnético del motor, el volumen del motor, así como los indicadores funcionales y las características de movimiento. Los materiales magnéticos permanentes también se denominan materiales magnéticos duros. Las principales características son una gran fuerza coercitiva (fuerza coercitiva) y una alta densidad de flujo residual. Después de la magnetización de saturación, el material magnético permanente aún puede mantener un magnetismo estable durante mucho tiempo después de eliminar el campo magnético externo, excitar el motor de imán permanente y establecer un campo magnético constante en el entrehierro.

Remanencia Br, fuerza coercitiva Hcb

Después de que el imán permanente se magnetiza hasta la saturación, la intensidad del campo magnético (Intensidad del campo magnético) H del campo magnético externo se reduce gradualmente a cero, y la densidad de flujo magnético (Densidad de flujo magnético) B del imán permanente se reduce de Bs a Br, y Br se llama remanencia. El campo magnético inverso se aplica para reducir Br a cero. El valor absoluto de la intensidad del campo magnético inverso en este momento se llama fuerza coercitiva de inducción magnética, o fuerza coercitiva (Fuerza coercitiva) Hcb para abreviar, como se muestra en la figura siguiente. La curva de magnetización cerrada BH formada al cambiar continua y lentamente la intensidad del campo magnético del campo magnético externo durante un ciclo se llama bucle de histéresis (Bucle de histéresis magnética). El bucle de histéresis en el segundo cuadrante es la curva de desmagnetización (Curva de desmagnetización), que es la curva característica básica de los materiales magnéticos permanentes y una base importante para caracterizar la calidad de los materiales magnéticos permanentes.

Permeabilidad de retroceso r

Después de que el imán permanente se magnetiza, se elimina el campo magnético externo y la densidad magnética es Br. Bajo la acción del campo de desmagnetización, la densidad magnética cae a un cierto punto a lo largo de la curva de desmagnetización, como el punto K en la figura anterior, y luego el efecto de desmagnetización se reduce hasta que la intensidad del campo H = 0, pero la densidad magnética no regresa a Br a lo largo de la curva de desmagnetización, sino a un punto más bajo, como el punto M. Más tarde, cuando la intensidad del campo de desmagnetización aumenta a Hk, la densidad magnética seguirá la nueva curva hasta el punto K, formando un pequeño bucle local. Dado que el área del bucle local es muy pequeña, se puede representar aproximadamente mediante una línea recta KM, que se llama línea de retroceso. La pendiente de la línea de retroceso se llama permeabilidad de retroceso r, que es aproximadamente igual a la pendiente de la curva de desmagnetización en Br, es decir, la línea de retroceso es paralela a la línea tangente en Br en la curva de desmagnetización. r es un parámetro importante para el funcionamiento dinámico de los materiales magnéticos permanentes. Cuando r es pequeño, el material magnético permanente tiene un mejor rendimiento dinámico.

Isotropía y anisotropía

Debido a los diferentes procesos de fabricación, los materiales de los imanes permanentes se dividen en isotropía (iotropía) y anisotropía (anisotropía). Los ejes de magnetización fácil de los diferentes granos en los imanes permanentes isotrópicos están orientados desordenadamente, por lo que la remanencia Br es baja, solo aproximadamente la mitad de la intensidad de inducción magnética de saturación Bs, y el producto de energía magnética máxima correspondiente (BH)max también es pequeño. Los imanes permanentes anisotrópicos se forman mediante un campo magnético y luego se sinterizan (o laminan). Los ejes de magnetización fácil de sus granos están dispuestos en la misma dirección a lo largo del campo magnético de formación, y Br está cerca de Bs, por lo que Br es aproximadamente el doble de alto que el isotropía, y para la ferrita (BH)max. es casi cuatro veces mayor. Por lo tanto, los imanes de motor suelen utilizar materiales anisotrópicos.