مقدمه ای بر آهنرباهای موتوری

موتورهای آهنربای دائم از آهنربای دائمی به عنوان منبع تحریک استفاده می کنند. علاوه بر کاهش مصرف برق، عملکرد عملیاتی موتور نیز می تواند افزایش یابد. موتورهای آهنربای دائم از انواع مختلفی از مواد مغناطیسی دائمی از جمله آهنرباهای AlNiCo، آهنرباهای فریت و آهنرباهای دائمی خاکی کمیاب استفاده می کنند. آهنرباهای AlNiCo در دهه 1930 توسعه یافتند و برای ماندگاری بالا، دمای کوری، توانایی حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی قابل توجه بودند. اما آهنرباهای AlNiCo دارای اشکالی هستند که عبارتند از اجبار کم و توانایی ضعیف ضد مغناطیس زدایی. با ظهور آهنرباهای دائمی خاکی کمیاب، سهم بازار آهنرباهای AlNiCo به شدت کاهش یافت، سپس آهنرباهای موتور AlNiCo امروزه فقط توسط تاکوژنراتور استفاده می شود.

آهنرباهای فریت در دهه 1950 متولد شدند و در حال حاضر هنوز سهم زیادی از بازار آهنرباهای دائمی را اشغال می کنند. علاوه بر مزیت برتر هزینه، مقاومت در برابر خوردگی، و محدوده دمای کاری گسترده، آهنرباهای فریت نیز به دلیل مقاومت الکتریکی بالا، با از دست دادن جریان گردابی مشکلی ندارند. عملکرد مغناطیسی آهنرباهای فریتی نسبتاً کم است، سپس آهنرباهای موتور فریت عمدتاً به موتورهای ارزان قیمتی که نیاز کمی به حجم و وزن دارند، خدمت می کنند.

بیش از دو سوم آهنربای دائمی خاکی کمیاب برای موتورهای مختلف آهنربای دائمی عرضه می شود. آلیاژ 1:5 نوع Sm-Co، آلیاژ 2:17 نوع Sm-Co و آلیاژ Nd-Fe-B به ترتیب به عنوان نسل اول، دوم و سوم آهنرباهای دائمی خاکی کمیاب شناخته می شوند. آهنرباهای دائمی خاکی کمیاب را می توان مطابق با فرآیند تولید به آهنرباهای پیوندی و آهنرباهای متخلخل طبقه بندی کرد. آهنرباهای موتور نئودیمیوم پیوندی اساساً به شکل حلقه هستند و برای مغناطش چند قطبی مورد تحسین قرار می گیرند، اما به دلیل محدودیت های عملکرد مغناطیسی صرفاً در موتورهای میکرو رایج است. آهنرباهای ساماریوم کبالت تف جوشی شده یا آهنرباهای نئودیمیوم متخلخل دارای مقاومت الکتریکی پایینی هستند، پس هر دو باید با اتلاف جریان گردابی هنگام استفاده در موتورهای پرسرعت مواجه شوند. از دست دادن جریان گردابی ممکن است باعث افزایش دما در آهنربا شود، سپس منجر به مغناطیس زدایی غیرقابل برگشت شود و بر عملکرد موتور تأثیر بیشتری بگذارد. آهنرباهای چند لایه راه حلی عملی برای یافتن تعادل بین نیرو و گرما بدون تغییر ترکیب آهنربا، ساختار موتور و عملکرد هستند.

غیرقابل انکار است که آهنرباهای ساماریوم کبالت پخته شده هنوز نقشی بی بدیل در برخی از کاربردهای خاص موتور دارند، حتی که همیشه به دلیل هزینه بالا و خواص مکانیکی ضعیف مورد انتقاد قرار می گیرند. جدیدترین آهنرباهای ساماریوم کبالت با کارایی بالا و آهنرباهای ساماریوم کبالت با دمای فوق العاده بالا می توانند آزادی طراحی بیشتری را برای این موتورها فراهم کنند.

آهنرباهای موتور نئودیمیم معمولاً نیاز خاصی به اجبار ذاتی دارند. اجبار ذاتی آهنرباهای نئودیمیوم متخلخل را می توان با افزودن مقادیر کمی از عناصر خاکی کمیاب سنگین (HREE) Dy یا Tb به طور موثر بهبود بخشید. به منظور صرفه جویی در منابع و هزینه HREE، فناوری انتشار مرز دانه (GBD) قبلاً از سالهای گذشته برای آهنربای موتور نئودیمیم استفاده شده است.

آهنرباهای موتور نئودیمیوم معمولی عمدتاً به شکل قطعه یا تقریبی هستند، اما آهنرباهای حلقوی متخلخل چند قطبی در مقایسه با اتصال آهنرباهای چند بخش راه حل مطلوب تری هستند. آهنرباهای حلقه ای جهت شعاعی اساس تحقق آهنرباهای حلقه ای متخلخل چند قطبی هستند.