كيفية اختيار مغناطيس NdFeB المناسب لتطبيقك؟

اختيار مغناطيس NdFeB (النيوديميوم الحديد البورون) المناسب يعود إلى خمسة عوامل أساسية: الدرجة (القوة المغناطيسية)، درجة حرارة التشغيل القصوى، نوع الطلاء، الشكل والأبعاد، واتجاه المغنطة . احصل على هذه المعلمات الخمس بشكل صحيح، وسيعمل المغناطيس بشكل موثوق في تطبيقك لسنوات. إذا فاتتك حتى واحدة، فإنك تخاطر بإزالة المغناطيسية، أو فشل التآكل، أو عدم التطابق الميكانيكي. يرشدك هذا الدليل خلال كل قرار بشكل منهجي.

فهم نظام الدرجات قبل أي شيء آخر

مغناطيس ندفيب يتم تصنيفها حسب الدرجة، ويتم التعبير عنها برقم متبوع بحرف أو حرفين - على سبيل المثال، ن35 أو ن42 أو N52 أو N35SH. الرقم يدل على الحد الأقصى لمنتج الطاقة في MGOe (Megagauss-Oersteds) وهو مقياس مباشر لكثافة الطاقة المغناطيسية. تشير الحروف إلى فئة الأداء الحراري للمغناطيس.

فيما يلي تفصيل للدرجات الشائعة ومنتجات الطاقة النموذجية الخاصة بها:

قاعدة عملية: لا تختار أعلى درجة تلقائيًا . تعتبر الدرجات الأعلى أصعب في التصنيع، وأكثر هشاشة، وقد تكون ذات قوة قسرية أقل، مما يعني أنها تزيل المغناطيسية بسهولة أكبر عند درجات حرارة مرتفعة. قم بمطابقة الدرجة مع قوة المجال الفعلية المطلوبة في التصميم الخاص بك.

قم بمطابقة تصنيف درجة الحرارة مع بيئة التشغيل الخاصة بك

درجة الحرارة هي المواصفات الأكثر شيوعًا التي يتم تجاهلها عند الاختيار مغناطيس ندفيب . تتمتع المغناطيسات القياسية من الدرجة N (بدون لاحقة) بدرجة حرارة تشغيل قصوى تبلغ فقط 80 درجة مئوية . يؤدي تعريضها لدرجات حرارة أعلى إلى إزالة المغناطيسية بشكل لا رجعة فيه، وهو فشل لا يمكن تصحيحه دون إعادة مغنطتها.

تشير لاحقة الحرف في الصف إلى فئة الإكراه ذات درجة الحرارة العالية:

• لا توجد لاحقة (على سبيل المثال، N42): أقصى درجة حرارة التشغيل 80 درجة مئوية
• م (على سبيل المثال، N42M): تصل إلى 100 درجة مئوية
• ح (على سبيل المثال، N42H): تصل إلى 120 درجة مئوية
• ش (على سبيل المثال، N38SH): تصل إلى 150 درجة مئوية
• اه (على سبيل المثال، N35UH): تصل إلى 180 درجة مئوية
• إه (على سبيل المثال، N33EH): تصل إلى 200 درجة مئوية
• ه (على سبيل المثال، N30AH): تصل إلى 220 درجة مئوية

على سبيل المثال، قد يرى محرك جر السيارة الكهربائية درجات حرارة تتراوح بين 120-150 درجة مئوية داخل مجموعة الدوار. في هذه الحالة، تكون درجة N42H أو N38SH هي الاختيار المناسب. قد يؤدي استخدام معيار N42 إلى فقدان المجال خلال دورة التشغيل الأولى عند درجات حرارة مرتفعة.

حساب أيضا للمغناطيس معامل درجة حرارة البقاء ، وهو عادةً −0.11% إلى −0.12% لكل درجة مئوية لـ NdFeB. المغناطيس الذي تبلغ قوته 1.30 تسلا عند 20 درجة مئوية سوف ينتج ما يقرب من 1.17 تسلا عند 120 درجة مئوية - وهو انخفاض بنسبة 10% يجب أن يؤخذ في الاعتبار في تصميم دائرتك المغناطيسية.

اختر الطلاء المناسب لبيئتك

مغناطيس ندفيب معرضة بشدة للتآكل. تحتوي السبيكة الأساسية على الحديد والعناصر الأرضية النادرة التي تصدأ بسرعة في البيئات الرطبة أو العدوانية كيميائيًا بدون طبقة واقية. يعد اختيار الطلاء الخاطئ أحد الأسباب الرئيسية لفشل المغناطيس المبكر في هذا المجال.

خيارات الطلاء الشائعة وخصائصها

لاحظ أن سمك الطلاء يؤثر بشكل مباشر على تفاوتات الأبعاد. إذا كان التصميم الخاص بك يحتوي على خلوصات ضيقة - على سبيل المثال، فتحة دوارة بتسامح يبلغ 0.1 مم - فيجب مراعاة طبقة النيكل التي يبلغ سمكها 20 ميكرومترًا في أبعاد المغناطيس المُشكَّلة آليًا.

حدد الشكل والأبعاد بناءً على دائرتك المغناطيسية

مغناطيس ندفيب يتم تصنيعها في مجموعة واسعة من الأشكال القياسية: الكتل والأقراص والحلقات والأقواس والقضبان والتشكيلات الجانبية المخصصة. يجب أن يخدم الشكل الذي تختاره هندسة دائرتك المغناطيسية، وليس العكس.

تشمل اعتبارات الأبعاد الرئيسية ما يلي:

• نسبة الطول إلى القطر (L/D) للمغناطيس الأسطواني: يُفضل عمومًا أن تكون نسبة L/D أعلى من 0.7 لتجنب إزالة المغناطيسية الذاتية من عامل الشكل.
• مغناطيس القوس للمحركات: نصف القطر الداخلي والخارجي، زاوية القوس (على سبيل المثال، 45 درجة، 60 درجة، 90 درجة)، والسمك كلها تؤثر على كثافة التدفق في فجوة الهواء. حتى الانحراف بمقدار 1 درجة في زاوية القوس يمكن أن يغير شكل موجة EMF الخلفية في محرك BLDC.
• المغناطيس الدائري لآلات التدفق المحوري: غالبًا ما يكون توحيد سمك الجدار الذي يبلغ ± 0.05 مم أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الأداء المتوازن.
• درجات التسامح: عادة ما تكون التفاوتات القياسية ± 0.1 مم لـ NdFeB الملبد. يمكن أن يحقق الطحن الدقيق ±0.02 مم ولكنه يزيد من التكلفة والمدة الزمنية.

لحمل المغناطيس المستخدم في التركيبات أو المزالج، تعتمد قوة السحب بشدة على فجوة الهواء. إن مغناطيس القرص الذي تبلغ قوة سحبه 10 كجم عند فجوة 0 مم سوف ينتج أقل من 1 كجم عند فجوة هوائية 3 مم - وهو عامل قدره عشرة انخفاضات بسبب ممانعة الفجوة الهوائية وحدها.

حدد اتجاه المغنطة لمجموعتك

مغناطيس ندفيب يمكن ممغنطتها في اتجاهات مختلفة بالنسبة لهندستها. الخيارات الأكثر شيوعًا هي المحوري (من خلال السُمك)، والقطري (عبر القطر)، والقطري (من المركز إلى الخارج). سيؤدي تحديد اتجاه المغنطة الخاطئ إلى ظهور مغناطيس لا يمكن استخدامه في التجميع الخاص بك، حتى لو كانت كل المعلمات الأخرى صحيحة.

• المغنطة المحورية: قياسي لمعظم الأقراص والمغناطيسات. القطبان الشمالي والجنوبي على الوجوه المسطحة.
• مغنطة قطرية: شائع في القضبان الأسطوانية المستخدمة في أجهزة الاستشعار والمحركات الخطية. توجد الأعمدة على جانبي الأسطوانة.
• المغنطة الشعاعية: يستخدم في المغناطيس الحلقي لمحركات التيار المستمر وتكوينات معينة لمكبرات الصوت. يتطلب تركيبات ممغنطة متخصصة ويكون تصنيعه أكثر تعقيدًا.
• مغنطة متعددة الأقطاب: يتم تطبيقه على الحلقات أو الأقواس في محركات السائر وتطبيقات التشفير. يمكن أن تحتوي الحلقة الواحدة على 8 أو 16 أو حتى 32 قطبًا مع مناطق الشمال والجنوب بالتناوب.

قم دائمًا بتأكيد اتجاه المغنطة باستخدام مقياس غاوس أو مسبار هول قبل دمج المغناطيس في التجميع، خاصة في التكوينات متعددة الأقطاب حيث يمكن أن تؤدي أخطاء القطبية إلى خلل في توازن الجزء الدوار.

حساب الخواص الميكانيكية وقيود التعامل

مغناطيس NdFeB عبارة عن مواد تشبه السيراميك الملبد. هم صعبة ولكنها هشة ، مع قوة ضغط تبلغ حوالي 1050 ميجا باسكال ولكن قوة انثناء تبلغ 250 ميجا باسكال فقط. وهذا يعني أنها يمكن أن تتحمل الضغط بشكل جيد ولكنها سوف تتشقق أو تتشقق تحت الانحناء أو التأثير أو إجهاد الشد.

متطلبات التعامل العملية للتخطيط لـ:

• تتطلب المغناطيسات الكبيرة (أعلى من 50 مم في أي بُعد) تركيبات أو فواصل أثناء التجميع لمنع الجذب غير المنضبط والكسر الناتج عن الصدمات.
• مغناطيس ندفيب should not be drilled or cut after magnetization — the heat and mechanical stress will cause demagnetization and cracking. Always specify holes and slots in the green machining stage.
• الترابط اللاصق شائع للتركيب. ومع ذلك، يجب تصنيف المادة اللاصقة لدرجة حرارة التشغيل والتمدد الحراري التفاضلي بين المغناطيس (المعامل ~5 × 10⁻⁶/درجة مئوية) والغطاء الفولاذي (~11 × 10⁻⁶/درجة مئوية).
• يجب إبقاء أجهزة تنظيم ضربات القلب وبطاقات الائتمان والساعات الميكانيكية على بعد 10-15 سم على الأقل أثناء التعامل مع المغناطيس عالي الجودة.

استخدم إطار عمل القرار للالتقاء بالمواصفات الصحيحة

عند المصادر مغناطيس ندفيب بالنسبة لتطبيق جديد، سيؤدي حل هذه الأسئلة بالترتيب إلى التخلص بشكل منهجي من الخيارات غير المناسبة:

1. ما هي أقصى درجة حرارة سيصلها المغناطيس أثناء الخدمة؟ → يحدد هذا لاحقة الدرجة (بدون لاحقة، M، H، SH، UH، EH، أو AH).
2. ما هي كثافة التدفق أو قوة السحب المطلوبة في نقطة العمل؟ → يحدد هذا الحد الأدنى لمنتج الطاقة وبالتالي الدرجة العددية (على سبيل المثال، N35 مقابل N48).
3. ما هو التعرض البيئي؟ → يحدد هذا الطلاء (Ni للأماكن الداخلية الجافة، أو الإيبوكسي أو الباريلين للبيئات الرطبة أو الكيميائية).
4. ما الشكل واتجاه المغنطة الذي تتطلبه الدائرة المغناطيسية؟ → وهذا يحدد الهندسة والاتجاه.
5. ما هي التفاوتات الأبعاد المطلوبة؟ → يحدد هذا ما إذا كانت تفاوتات التلبيد القياسية كافية أم أن هناك حاجة إلى طحن دقيق.
6. ما هي الكمية المطلوبة وبأي وتيرة التسليم؟ → يؤثر هذا على ما إذا كانت أحجام الكتالوج القياسية أو الأدوات المخصصة أكثر عملية.

يوصى بشدة بإجراء محاكاة مغناطيسية للعناصر المحدودة (FEM) باستخدام بيانات منحنى B-H الفعلية للدرجة التي حددتها - وليس الافتراضات المبسطة - قبل الانتهاء من المواصفات لأي تطبيق كبير الحجم أو تطبيق بالغ الأهمية للسلامة.

التحقق من الجودة من خلال الاختبارات الموحدة

بمجرد تحديد المواصفات المستهدفة، اطلب تقارير اختبار المواد المعتمدة (CMTR) أو بيانات اختبار الطرف الثالث التي تؤكد المعلمات التالية لكل دفعة إنتاج:

• البقاء (ر) - تم التحقق منها عن طريق مقياس التدفق المعاير، وليس فقط قراءة غاوس السطحية
• الإكراه (Hcb وHcj) — الإكراه الجوهري يعد Hcj أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص بالنسبة للدرجات ذات درجات الحرارة المرتفعة
• منتج الطاقة الأقصى (BHmax) - يجب أن يقع ضمن نافذة التقدير المعلنة
• نتائج اختبار رش الملح - ASTM B117 أو ما يعادله، مطابق لمواصفات الطلاء
• تقرير فحص الأبعاد — تم التحقق من الأبعاد الحرجة مقابل تفاوتات الرسم باستخدام CMM أو القياس البصري

يعد الاتساق من دفعة إلى دفعة تحديًا معروفًا في إنتاج ندفيب الملبد. يمكن أن تختلف الخصائص المغناطيسية بنسبة ±3-5% بين دفعات الفرن، وهو أمر مهم في التطبيقات الدقيقة. يعد تحديد معايير الفحص الواردة في أمر الشراء الخاص بك - وليس الاعتماد فقط على الشهادة الذاتية للمورد - خطوة عملية تمنع فشل التجميع النهائي.