О неодимовых магнитах в мотор колёсах

Постоянные магниты делятся на 2 основных вида: ферритовые магниты и редкоземельные магниты. Природный магнит – магнетит, известен человечеству тысячи лет. Разработка искусственных магнитов началась в 20-х годах прошлого века в Японии, на основе оксидов железа (занимают до 85 - 90% в составе ферритовых магнитов). Именно поэтому они называются ферритовыми (ferrum – железо).

В процессе развития технологий  были испробованы различные способы увеличения магнитной силы ферритовых магнитов и их стойкости к размагничиванию: легирование оксидов железа вольфрамом, хромом, кобальтом (сталь KS); затем – никелем, алюминием, медью (сплавы Альнико). В 60-х годах прошлого века появились бариевые ферриты, затем – стронциевые и магнитный  сплав самарий – кобальт. Ферритовые магниты массово используются во многих областях деятельности человека, в том числе – производстве электродвигателей.

В 1983 году в США и Японии появилось соединение неодим – железо – бор (Nd2Fe14B). Магниты этого семейства  имеют самую большую магнитную индукцию  и высокую коэрцитивную силу (устойчивость к размагничиванию). Этими свойствами обусловлено широкое применение постоянных неодимовых магнитов в бытовой электронике, компьютерной технике, медицинском оборудовании и  других отраслях. Большинство неодимовых магнитов производится в КНР, так как самые богатые месторождения редкоземельных элементов в мире, находятся в китайском регионе «Внутренняя Монголия».

Использование постоянных магнитов в вентильных электродвигателях (BLDC), которыми обычно комплектуются мотор колёса лёгкого электротранспорта, упрощает их конструкцию, повышает КПД и увеличивает ресурс работы. Магнитная индукция (измеряется в единицах Тесла) неодимовых магнитов до 10 раз превышает магнитную индукцию  ферритовых. Это значит, что электродвигатель с неодимовыми магнитами  меньше и легче, чем двигатель аналогичной мощности с ферритовыми магнитами. Эту разницу наглядно демонстрируют два следующих фото, на первом из которых изображен ротор мотор колеса Вольта байкс на 500 ватт с неодимовыми магнитами; на втором – статор электродвигателя Вольта байкс на 500 ватт с ферритовыми магнитами.

Неодимовые магниты в роторе мотор колеса на 500 ватт

Маркировка неодимовых магнитов  может не наноситься на отдельные магниты, а только на упаковку партии и состоит из буквенного индекса, который означает класс термостойкости и числа уровня магнитной энергии в мегаГаусс-Эрстедах (например, ЕН60). Производители электроприводов подбирают магниты таким образом, чтобы их магнитная индукция при взаимодействии с электрическими обмотками, обеспечивала требуемую  мощность электродвигателя.

Мощность постоянных магнитов ротора, определяет максимальный КПД мотор колеса, влияет на соотношение оборотов и крутящего момента, а также на максимальную мощность. Двигатель со слабыми магнитами при прочих равных условиях будет вращаться с более высокими оборотами, но со значительно меньшим моментом. При увеличении нагрузки ,  произойдёт  снижение оборотов  и  увеличение потребляемого тока с одновременным понижением КПД. Двигатель с мощными магнитами, при прочих равных условиях,  будет менее оборотистым и с более высоким моментом на валу. Мощные магниты являются одним из главных  условий для достижения высокой максимальной мощности. Это один из ключевых показателей, по которым проектируются модели мотор колёс  Вольта байкс. Подробнее об устройстве мотор колёс, пожалуйста читайте в разделе статей «Мотор колесо».

Ферритовые  магниты в статоре электродвигателя на 500 ватт

Ферритовые магниты, в основном, безболезненно выдерживают температуру до 80 градусов Цельсия. Неодимовые магниты серии N, также сохраняют работоспособность до 80 градусов Цельсия; марки М – уже до 100 градусов, а марки ЕН – до 200 градусов Цельсия.

Способность неодимовых магнитов в мотор колёсах Вольта байкс работать при высоких температурах, важна для достижения заявленной максимальной мощности.  Максимальная рабочая температура обмоток мотор колёс Вольта байкс  достигает 110 – 120 градусов Цельсия, а пиковая может доходить до 150 градусов. Если в конструкции электродвигателя использовать  магниты марки М, у которых точка Кури (временная потеря магнитной силы при нагреве) достигается  при 100 градусах Цельсия, что является допустимой  температурой обмоток, то у мотор колеса резко начнётся перегрев с высокой вероятностью межвиткового замыкания обмоток и его выхода из строя. Поэтому, для достижения максимальной мощности мотор колеса, важна не только термостойкость лака для пропитки обмоток, но и марка термостойкости магнитов. В мотор колёсах и электродвигателях Вольта байкс используются магниты марки ЕН.

О причинах и последствиях перегрева мотор колёс, пожалуйста, читайте здесь.

Ещё одна важная характеристика магнитов – это коэрцитивная сила, то есть способность магнитов к размагничиванию. Размагничивание всех  постоянных магнитов происходит под воздействием магнитного поля Земли и влиянием других факторов, прежде всего – высоких температур. У неодимовых магнитов уровень  саморазмагничивания крайне мал и составляет от 0.1 до 2% за 10 лет. Однако, размагничивание усилится, если магнит регулярно перегревать, особенно – превышать точку Кури.

Как видим, простой и невзрачный  внешне магнит, не так прост на самом деле. О том, как правильно эксплуатировать, а при необходимости ремонтировать электроприводы в составе которых имеются неодимовые магниты читайте здесь.

 

ТМ Вольта байкс