Jak dobrać magnesy ferrytowe płytkowe do wirników małych silników prądu stałego?
Coraz więcej osób modernizuje małe silniki. Jedni szukają cichszej pracy, inni większego momentu lub wyższej trwałości. Wybór magnesów to klucz do sukcesu, zwłaszcza gdy chodzi o magnesy ferrytowe płytkowe na wirniku.
W tym artykule przejdziesz przez dobór wymiarów, polaryzacji i sposobu montażu. Dowiesz się też, jak ocenić siłę udźwigu, wpływ temperatury i jak przetestować rozwiązanie przed finalnym montażem.
Jak dobrać magnesy ferrytowe płytkowe do wirników małych silników?
Dobierz magnes pod docelowy moment, wymiary wirnika, szczelinę powietrzną i temperaturę pracy. Zadbaj o właściwą polaryzację oraz bezpieczny montaż.
Dobór zaczyna się od celu. Określ wymagany moment i prędkość. Sprawdź średnicę wirnika, długość pakietu i planowaną szczelinę powietrzną. Ferryt ma niższą gęstość energii od stopów ziem rzadkich, ale dobrze znosi temperaturę i jest stabilny w czasie. Płytka powinna wypełniać obwód wirnika tak, by uzyskać odpowiednią powierzchnię bieguna i rozsądny strumień w szczelinie. Kluczowe są grubość względem szczeliny, kierunek magnesowania i równomierne rozmieszczenie biegunów na obwodzie.
Na jakie wymiary i grubość zwracać uwagę przy doborze?
Najważniejsze są: długość po obwodzie, szerokość wzdłuż osi i grubość w kierunku promieniowym. Grubość porównuj do szczeliny powietrznej.
Długość po obwodzie wpływa na kąt pokrycia biegunów. Zbyt mała da niski strumień, zbyt duża zwiększy tętnienia momentu. Szerokość dostosuj do długości pakietu blach stojana. Nie powinna wystawać poza aktywną długość, bo rośnie upływ. Grubość decyduje o strumieniu w szczelinie. Przy małej szczelinie zwykle sprawdza się grubość co najmniej porównywalna do wielkości tej szczeliny. Przy większej szczelinie grubość powinna być odpowiednio większa, aby ograniczyć rozmagnesowanie i upływy. Zadbaj o tolerancje. Ferryt jest kruchy i wymaga równych krawędzi oraz płaskich powierzchni.
Jak ocenić siłę udźwigu i wpływ pola magnetycznego na moment?
Siła udźwigu z katalogu to test na grubej stali. Jest wskaźnikiem, ale nie zastąpi analizy dla szczeliny powietrznej.
Udźwig rośnie wraz z polem przyczepności i polem przekroju magnesu, więc pośrednio mówi o potencjale strumienia. W silniku decyduje strumień w szczelinie i pokrycie biegunów. W praktyce: wybierz płytki o większej powierzchni bieguna i rozsądnej grubości. Zapewnij niewielką szczelinę i dobre dopasowanie do walca. Moment silnika skaluje się ze strumieniem i prądem, więc większy strumień od ferrytu podniesie stałą momentową. Zweryfikuj to pomiarem siły elektromotorycznej przy wzbudzeniu bezprądowym. Kręć wirnikiem i mierz napięcie przeciwne. Wyższe napięcie przy tej samej prędkości oznacza wyższą stałą i większy moment na amper.
Czy temperatura pracy i proces spiekania ferrytu zmienia parametry?
Tak. Ferryt po spiekaniu ma określony kierunek orientacji i współczynnik temperaturowy strumienia. Wysoka temperatura obniża indukcję.
Klasa materiału, na przykład F30, określa poziom własności magnetycznych. Ferryt zachowuje stabilność do wysokich temperatur roboczych, typowo do okolic wartości podawanych w kartach. Wraz ze wzrostem temperatury strumień maleje, co obniża moment. Planując pracę w cieple, dobierz większy zapas grubości lub większą powierzchnię bieguna. Zwróć uwagę na kierunek magnesowania po procesie spiekania. Większość płytek anizotropowych ma określony kierunek, który należy zgodnie ustawić na wirniku. Unikaj procesów montażowych z długim wygrzewaniem, aby nie zbliżać się do temperatur granicznych.
Jak zamontować magnesy płytkowe na wirniku bez wiercenia i uszkodzeń?
Stosuj klejenie na żywicę strukturalną i mechaniczne zabezpieczenie opaską lub rękawem. Pracuj na czystych, zmatowionych powierzchniach.
Ferryt jest kruchy, dlatego montaż powinien być bezudarowy. Typowa procedura to przygotowanie powierzchni przez matowienie i odtłuszczenie. Następnie klejenie dwuskładnikową żywicą klasy konstrukcyjnej lub klejem szybkim z primerem do powierzchni trudno zwilżalnych. Do pozycjonowania sprawdza się taśma techniczna i dystanse. Po utwardzeniu dodaj zabezpieczenie obwodowe, na przykład owijka z włókna szklanego lub rękaw z cienkiej stali. Taki bandaż zwiększa bezpieczeństwo przy wyższych prędkościach. Unikaj punktowych naprężeń i podkładek z ostrymi krawędziami. Sprawdź wyważenie po klejeniu.
Jak dobrać polaryzację i rozmieszczenie magnesów dla stabilnej pracy?
Ustaw bieguny naprzemiennie wokół obwodu i magnesuj przez grubość. Zapewnij równy kąt pokrycia i symetrię.
W rotorach z magnesami powierzchniowymi bieguny układa się N S N S na całym obwodzie. Kierunek magnesowania powinien być przez grubość płytki, aby pole było radialne w szczelinie. Kąt pokrycia biegunów wpływa na tętnienia momentu i sprawność. Zwykle korzystny jest umiarkowany udział pokrycia, który ogranicza pulsacje. Zachowaj równe przerwy między płytkami. Jeśli stosujesz kilka płytek na biegun, ułóż je ciasno, aby nie powstały dodatkowe szczeliny powietrzne. Unikaj niesymetrycznego rozkładu masy. Po montażu skontroluj biegunowość folią wskaźnikową.
Jak testować pole magnetyczne i trwałość magnesów przed montażem?
Sprawdź biegunowość, indukcję w szczelinie i przyczepność kleju. Wykonaj też próby cieplne i wibracyjne.
Praktyczne testy przed montażem ułatwiają uniknięcie błędów:
Biegunowość i rozkład pola: folia wskaźnikowa albo prosty kompas.
Indukcja w szczelinie: miernik pola, a w braku przyrządu test wyjściem przeciwnapięciowym po złożeniu próbki.
Siła trzymania: uproszczony test ścinania próbki klejowej na kawałku wirnika.
Stabilność temperaturowa: kilka cykli nagrzewania i chłodzenia do przewidywanej temperatury pracy.
Odporność mechaniczna: delikatne uderzenia i wibracje na zmontowanej próbce oraz kontrola pęknięć pod lupą.
Wyważenie: test bicia i wyważenie statyczne po przyklejeniu ślepych płytek.
Gotowy przetestować wybrane rozwiązanie na prototypie silnika?
Tak. Zacznij od jednego wariantu i szybko zweryfikuj go pomiarami.
Przygotuj dwa, trzy komplety płytek różniących się grubością i długością po obwodzie. Złóż rotor testowy i zmierz stałą przeciwnej siły elektromotorycznej, prąd biegu jałowego oraz temperaturę po ustalonym czasie pracy. Oceń tętnienia momentu przez obserwację drgań i hałasu. Jeśli potrzebujesz większego momentu, zwiększ powierzchnię bieguna albo zmniejsz szczelinę. Jeśli występują silne tętnienia, zredukuj kąt pokrycia lub zwiększ liczbę biegunów. Gdy rotor pracuje w cieple, dobierz wariant z większym zapasem magnetycznym i upewnij się, że klej zachowuje właściwości w tej temperaturze.
Dobrze dobrane magnesy ferrytowe płytkowe potrafią znacząco poprawić parametry małego silnika. Liczy się dopasowanie do geometrii, kontrola szczeliny i rzetelne testy. Zacznij od przemyślanego prototypu, a szybciej dojdziesz do stabilnej, powtarzalnej konstrukcji.
Zamów zestaw próbek magnesów ferrytowych płytkowych i przetestuj je na prototypie, a w razie wątpliwości skorzystaj z doradztwa technicznego.
