سحر محرك مغناطيسي دائم هو أنها تستخدم مغناطيسًا دائمًا لتوليد مجال مغناطيسي، والذي لا يتطلب ملف إثارة أو تيار إثارة. تعتبر كثافة الطاقة العالية وكفاءتها أكثر وضوحًا، والهيكل بسيط نسبيًا. يُذكر أنه مع الظهور المستمر لمواد المغناطيس الدائم عالية الأداء والتطور السريع لتكنولوجيا التحكم، سيصبح تطبيق محركات المغناطيس الدائم أكثر اتساعًا، مما يؤدي إلى تغييرات أكثر وأكثر كفاءة في توفير الطاقة، ويجلب المزيد من التأثير الإيجابي على مجتمعنا وحياتنا.

1. تاريخ تطور محرك المغناطيس الدائم

في تاريخ تطور المحركات ذات المغناطيس الدائم، تلعب المواد ذات المغناطيس الدائم دورًا حيويًا. ومنذ أكثر من 2,000 عام، اكتشفت بلادي الخواص المغناطيسية للمواد ذات المغناطيس الدائم، وطبقتها في صناعة البوصلات، التي لعبت دورا لا يمكن تجاهله في مجالات الملاحة والشؤون العسكرية.

لقد أصبح هذا أيضًا أحد الاختراعات الأربعة القديمة. واحد. ومع ذلك، لم يولد أول محرك كهربائي في العالم إلا في عشرينيات القرن العشرين، وهو محرك ذو مغناطيس دائم يتم فيه توليد مجال مغناطيسي مثير بواسطة مغناطيس دائم.

ومع ذلك، كانت مادة المغناطيس الدائم المستخدمة في ذلك الوقت عبارة عن أكسيد الحديد الأسود فقط (Fe3O4)، وكانت كثافة طاقتها المغناطيسية منخفضة جدًا، لذلك كانت المحركات المصنوعة ضخمة الحجم وسرعان ما تم استبدالها بمحركات الإثارة الكهربائية.

اليوم، مع ظهور مواد المغناطيس الدائم عالية الأداء والتطور السريع لتكنولوجيا التحكم، استعادت محركات المغناطيس الدائم حيويتها وستلعب دورًا أوسع في مختلف الصناعات، لتصبح رائدة في الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات.

مع الحاجة إلى التنمية الصناعية وتعزيز الابتكار العلمي والتكنولوجي، دخلت أبحاث الناس على مواد المغناطيس الدائم مرحلة جديدة.

من البوصلة القديمة إلى محرك المغناطيس الدائم في أوائل القرن العشرين، رافقت المواد ذات المغناطيس الدائم تطور البشر. ومع ذلك، فإن المواد الأولية ذات المغناطيس الدائم ليست مرضية، كما أن انخفاض كثافة الطاقة المغناطيسية يحد من التطوير الإضافي لمحركات المغناطيس الدائم.

لم يكن الأمر كذلك حتى ثلاثينيات القرن العشرين عندما ظهرت مغناطيسات النيكو الدائمة والمغناطيس الدائم من الفريت في الخمسينيات من القرن الماضي حيث تم حل هذه المشكلة إلى حد ما. لكنها لا تزال محدودة للغاية بحيث لا تلبي احتياجات الطاقة الأعلى والمحركات الأصغر حجمًا.

حتى ستينيات وثمانينيات القرن العشرين، أدى ظهور المغناطيس الدائم من الكوبالت الأرضي النادر والمغناطيس الدائم من حديد النيوديميوم والبورون إلى تغيير مظهر محركات المغناطيس الدائم تمامًا.

تتمتع هاتان المادتان ذات المغناطيس الدائم بخصائص مغناطيسية ممتازة مثل كثافة الثبات العالية، والقوة القسرية العالية، ومنتجات الطاقة المغناطيسية العالية، ومنحنى إزالة المغناطيسية الخطي، مما يوسع نطاق تطبيق محركات المغناطيس الدائم بشكل كبير.

لذلك، يمكننا القول أن ظهور المغناطيس الدائم للأتربة النادرة يشير إلى أن محركات المغناطيس الدائم قد دخلت فترة تاريخية جديدة، ويشير أيضًا إلى أن محركات المغناطيس الدائم سيكون لها مستقبل أوسع.

خصائص وتطبيق محرك المغناطيس الدائم

المحركات ذات المغناطيس الدائم، على وجه الخصوص محركات المغناطيس الدائم الأرضية النادرة، تيار واضح في مجال المحركات. بالمقارنة مع محركات الإثارة الكهربائية التقليدية، فإن المحركات ذات المغناطيس الدائم ليست فقط بسيطة في الهيكل وموثوقة في التشغيل ولكنها أيضًا صغيرة الحجم وخفيفة الوزن ومنخفضة الخسارة وعالية الكفاءة.

لذلك، يتم استخدام المحركات ذات المغناطيس الدائم على نطاق واسع في مجال الطيران والدفاع الوطني والإنتاج الصناعي والزراعي، وحتى في الحياة اليومية.

الآن، دعونا نلقي نظرة على الخصائص الرئيسية للعديد من محركات المغناطيس الدائم النموذجية وتطبيقاتها الرئيسية. بادئ ذي بدء، يعد مولد المغناطيس الدائم للأتربة النادرة خيارًا جيدًا. بالمقارنة مع المولد التقليدي، فهو لا يحتاج إلى حلقة تجميع وجهاز فرشاة، الأمر الذي لا يبسط الهيكل فحسب، بل يقلل أيضًا من معدل الفشل.

والأهم من ذلك، أن استخدام المغناطيس الدائم للأتربة النادرة يمكن أن يزيد أيضًا من الكثافة المغناطيسية للفجوة الهوائية، بحيث يمكن زيادة سرعة المحرك إلى القيمة المثلى، وبالتالي تحسين نسبة الطاقة إلى الكتلة.

تستخدم جميع مولدات الطيران والفضاء الحديثة تقريبًا مولدات المغناطيس الدائم الأرضية النادرة، مثل 150 كيلو فولت أمبير 14 قطبًا 12000 دورة / دقيقة ~ 21 دورة / دقيقة و000 كيلو فولت أمبير 100 دورة / دقيقة مولدات متزامنة ذات مغناطيس دائم من الكوبالت الأرضي النادر المصنعة من قبل شركة جنرال إلكتريك الولايات المتحدة.

تتمتع محركات المغناطيس الدائم الأرضية النادرة بمجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من صناعة النسيج والألياف الكيميائية وحتى آلات النقل في مناجم الفحم، ثم إلى مجال السيارات في كل مكان. وفقًا للإحصاءات، تستخدم حوالي 70% من المركبات محركات أرضية نادرة ذات مغناطيس دائم، والسيارات الفاخرة مجهزة بأكثر من 70 مجموعة من المحركات.

في المستقبل، ستستخدم قطع غيار السيارات مثل مكيفات الهواء والمراوح والنوافذ الكهربائية أيضًا مغناطيسات المحرك، في حين ستظل ملفات الإشعال ومحركات الأقراص وأجهزة الاستشعار تستخدم مغناطيس Sm-Co.

بالإضافة إلى ذلك، لا تزال مجالات تطبيق المحركات ذات المغناطيس الدائم للأتربة النادرة تتوسع، مثل الدعم في نظام تحويل التردد وتنظيم السرعة للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم للأتربة النادرة ذات الطاقة الصغيرة لمكيفات الهواء والثلاجات الجديدة، والأدوات الكهربائية اللاسلكية لمختلف الاستخدامات. محركات صغيرة ذات مغناطيس دائم للأرض النادرة.

تكمن ميزة المواد الأرضية النادرة ذات المغناطيس الدائم في أدائها العالي ومجالات تطبيقها الواسعة، خاصة في مجال الطيران، الذي يتمتع بآفاق تطوير مهمة. على الرغم من أن تطبيق محركات المغناطيس الدائم الأرضية النادرة في الهواء متضمن أيضًا، إلا أن اتجاه التطبيق الرئيسي هو جيل جديد من المحركات الهوائية.

ومع ذلك، لا تزال التكلفة العالية تمثل تحديًا للمحركات ذات المغناطيس الدائم الأرضية النادرة، في حين تم استخدام محركات المغناطيس الدائم من الفريت على نطاق واسع بسبب هيكلها البسيط، وخفة وزنها، وتكلفتها الإجمالية المنخفضة مقارنة بالمحركات المثارة كهربائيًا. ومع ذلك، في بعض المناسبات الخاصة، مثل محركات الملفات الصوتية لمحركات أقراص الكمبيوتر، يمكن أن يؤدي استخدام مواد المغناطيس الدائم NdFeB إلى تحسين الأداء وتقليل الحجم والجودة، وبالتالي تقليل التكلفة الإجمالية.

عند تصميم واختيار المحركات، ينبغي النظر في عوامل مثل الأداء والسعر والتكلفة بشكل شامل، ويجب تنفيذ الابتكار وتحسين التصميم لتحقيق تطبيقات أوسع.

أنواع المحركات ذات المغناطيس الدائم

بالمقارنة مع محركات الإثارة الكهربائية التقليدية، تتمتع محركات المغناطيس الدائم بالعديد من المزايا مثل الهيكل البسيط والتشغيل الموثوق به والحجم الصغير والوزن الخفيف والخسارة المنخفضة والكفاءة العالية. والأفضل من ذلك أنه يمكن تشكيلها بمرونة في أشكال وأحجام مختلفة. وفي المقابل، تحتاج المحركات العادية إلى تيار كهربائي للحفاظ على المجال المغناطيسي.

ومع ذلك، هناك أكثر من نوع واحد من المحركات ذات المغناطيس الدائم. لديهم أيضًا محركات DC ذات المغناطيس الدائم، ومحركات متزامنة ذات مغناطيس دائم غير متزامن، ومحركات DC بدون فرش ذات مغناطيس دائم، ومحركات متزامنة ذات مغناطيس دائم لتنظيم السرعة، ومولدات متزامنة ذات مغناطيس دائم، وما إلى ذلك.