Das größte Anwendungsgebiet für Seltenerd-Permanentmagnete sind Permanentmagnetmotoren. Motoren werden allgemein als Motoren bezeichnet. Im weiteren Sinne umfassen Motoren Motoren, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln, und Generatoren, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. Sowohl Motoren als auch Generatoren werden eingesetzt. Elektrische Geräte basieren auf dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion oder dem Gesetz der elektromagnetischen Kraft. Das magnetische Luftspaltfeld ist die Voraussetzung für das Funktionsprinzip des Motors. Das durch elektrische Erregung erzeugte magnetische Luftspaltfeld wird als Induktionsmotor bezeichnet, das durch einen Permanentmagneten erzeugte Feld als Permanentmagnetmotor.
Das Luftspaltmagnetfeld im Permanentmagnetmotor wird durch den Permanentmagneten erzeugt, der keine zusätzliche elektrische Energie oder zusätzliche Wicklungen benötigt. Daher ist der größte Vorteil des Permanentmagnetmotors im Vergleich zum Induktionsmotor sein hoher Wirkungsgrad, die Energieeinsparung, die geringe Größe und die einfache Struktur. Daher ist die Anwendung des Permanentmagnetmotors, insbesondere in allen Arten von Klein- und Mikromotoren, weit verbreitet.
Die folgende Abbildung zeigt ein einfaches Modell des Funktionsprinzips eines Gleichstrommotors mit Permanentmagneten. Zwei Permanentmagnete erzeugen an der Spule in der Mitte ein Magnetfeld, das von Strom durchflossen wird. Durch die Einwirkung des Magnetfelds entsteht elektromagnetische Kraft (Linkshandregel), die die Rotation auslöst. Der rotierende Teil des Motors wird Rotor genannt, der stationäre Teil Stator. Offensichtlich gehört der Permanentmagnet in der Abbildung unten zum Stator und die Spule zum Rotor.
Bei rotierenden elektrischen Maschinen ist der äußere, bogenförmige, oberflächenmontierte Magnet in Kachelform am Gehäuse befestigt, wenn der Permanentmagnet der Stator ist. Ist der Permanentmagnet der Rotor, ist der innere, bogenförmige, oberflächenmontierte Magnet in Kachelform am Rotorkern befestigt oder in quadratischer Form in den Rotorkern eingebettet, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Bei Linearmotoren sind die Permanentmagnete überwiegend quadratisch und parallelogrammförmig, bei zylindrischen Linearmotoren kommen auch axial magnetisierte Ringmagnete zum Einsatz.
Permanentmagnet-Motormagnete haben die folgenden Eigenschaften:
1. Die Form wird nicht zu kompliziert sein (mit Ausnahme einiger Mikromotoren, wie z. B. VCM-Motoren). Die meisten davon sind rechteckig, fliesenförmig, fächerförmig und brotförmig. Insbesondere unter der Prämisse, die Kosten des Motordesigns zu senken, werden viele von ihnen eingebettete quadratische Magnete aus Stahl verwenden.
2. Die Magnetisierung ist relativ einfach, im Wesentlichen unipolare Magnetisierung, und nach der Montage wird ein mehrpoliger Magnetkreis gebildet. Wenn der ganze Ring hergestellt wird, wie zum Beispiel ein gebundener NdFeB-Magnetring oder ein heißgepresster Magnetring, wird im Allgemeinen eine mehrpolige Strahlungsmagnetisierung verwendet;
3. Die wichtigsten technischen Anforderungen liegen in der Temperaturbeständigkeit, der Konstanz des magnetischen Flusses und der Anpassungsfähigkeit. Oberflächenmontierte Rotormagnete erfordern eine gute Klebehaftung. Linearmotormagnete müssen relativ hohe Anforderungen an die Salzsprühbeständigkeit erfüllen. Windkraftmagnete müssen höhere Anforderungen an die Salzsprühbeständigkeit erfüllen, und der Antriebsmotormagnet muss eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen.
4. Das magnetische Energieprodukt wird in hohen, mittleren und niedrigen Qualitäten angewendet, die Koerzitivkraft liegt jedoch meist im mittleren und oberen Bereich. Derzeit weisen die magnetischen Stahlsorten der Antriebsmotoren von Elektrofahrzeugen meist ein hohes magnetisches Energieprodukt und eine hohe Koerzitivkraft auf, beispielsweise 45UH, 48UH, 50UH, 42EH, 45EH usw. Ein ausgereifter Diffusionsprozess ist unerlässlich.
5. Segmentierte Verbindungsmagnete werden häufig im Bereich der Hochtemperaturmotoren eingesetzt. Ziel ist es, die segmentale Isolierung der Magnete zu verbessern, um den Wirbelstromverlust der Magnete bei laufendem Motor zu reduzieren. Einige Magnete befinden sich an der Oberfläche. Eine Epoxidbeschichtung erhöht die Isolierung.
Wichtige Prüfpunkte für Motormagnete:
1. Hohe Temperaturbeständigkeit. Manche Kunden verlangen die Messung des magnetischen Zerfalls im offenen Stromkreis, andere die Messung des magnetischen Zerfalls im halboffenen Stromkreis. Bei laufendem Motor muss der magnetische Stahl neben hohen Temperaturen auch einem wechselnden umgekehrten Magnetfeld standhalten. Daher müssen der magnetische Zerfall des fertigen Produkts und die Hochtemperatur-Entmagnetisierungskurve des Grundmaterials geprüft und überwacht werden.
2. Flusskonsistenz. Magnetstahl dient als Magnetfeldquelle für den Rotor oder Stator des Motors. Abweichungen in der Konsistenz führen zu Motorvibrationen, Leistungsverlust und Funktionsbeeinträchtigungen. Daher gelten für den Magnetstahl von Motoren generell Anforderungen an die Konsistenz des magnetischen Flusses. Manche benötigen einen Wert von 5%, andere von 3% oder sogar 2%. Faktoren, die die Konsistenz des magnetischen Flusses beeinflussen, müssen berücksichtigt werden, wie z. B. die Konsistenz des Restmagnetismus, die Konsistenz der Toleranzen und die Konsistenz der Fasenbeschichtungen.
3. Anpassungsfähigkeit. Die meisten oberflächenmontierten Magnete sind fliesenförmig. Die herkömmliche zweidimensionale Prüfmethode weist große Fehler auf oder ist hinsichtlich des eingeschlossenen Winkels und des Bogenmaßes schwierig zu prüfen. Daher muss die Anpassungsfähigkeit berücksichtigt werden. Bei einigen eng angeordneten Magneten muss der Abstand kontrolliert werden. Bei einigen oberflächenmontierten Magneten mit Schwalbenschwanzverbindung muss die Dichtheit der Montage berücksichtigt werden. Um die Eignung des Magnetstahls zu prüfen, empfiehlt es sich, eine Profilierungsvorrichtung entsprechend der Montagemethode des Benutzers herzustellen.
Auf folgende Punkte muss das Einkaufspersonal achten:
1. Markt für Seltene Erden. Da die Einzelkosten eines Motors den größten Teil ausmachen, war Magnetstahl schon immer die wichtigste Quelle für Kostensenkungen. Da die Form des Motormagneten relativ einfach ist, fallen die Materialkosten am stärksten ins Gewicht. Käufer sollten stets auf Seltene Erden achten. Marktbedingungen, um die Preisentwicklung von Motormagneten zu verstehen;
2. Leistungsindikatoren. Die Form des Magnetstahls ist relativ einfach, und die Materialkosten machen einen großen Anteil aus. Daher wirkt sich der Leistungsindex direkt auf die Menge an schweren Seltenen Erden im Magnetstahl aus und wirkt sich somit direkt auf die Kosten des Magnetstahls aus.
3. Menge. Die meisten Motormagnete sind relativ groß und haben Längen von 10 mm bis über 100 mm. Da aus einem Rohling nur wenige Teile hergestellt werden, entsteht bei geringer Nachfrage ein großer Lagerbestand an Rohlingen. Die Herstellung fester Formen erfordert ein Problem bei der Kostenaufteilung, was zu höheren Kosten führt.