บทนำเกี่ยวกับแม่เหล็กมอเตอร์

มอเตอร์แม่เหล็กถาวรใช้แม่เหล็กถาวรเป็นแหล่งกระตุ้น นอกจากจะลดการใช้พลังงานแล้ว ประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ยังดีขึ้นอีกด้วย มอเตอร์แม่เหล็กถาวรใช้แม่เหล็กถาวรหลายชนิด เช่น แม่เหล็ก AlNiCo แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ และแม่เหล็กถาวรธาตุหายาก แม่เหล็ก AlNiCo ได้รับการพัฒนาในช่วงทศวรรษปี 1930 และโดดเด่นในเรื่องความคงตัวสูง อุณหภูมิคูรี ความสามารถในการทนความร้อน และความต้านทานการกัดกร่อน แต่แม่เหล็ก AlNiCo มีข้อเสียคือแรงกดต่ำและความสามารถในการป้องกันการทำให้แม่เหล็กสลายตัวไม่ดี ด้วยการถือกำเนิดของแม่เหล็กถาวรธาตุหายาก ส่วนแบ่งการตลาดของแม่เหล็ก AlNiCo ลดลงอย่างรวดเร็ว ในปัจจุบัน แม่เหล็กมอเตอร์ AlNiCo จึงถูกใช้โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเร่งปฏิกิริยาเท่านั้น

แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ถือกำเนิดขึ้นในช่วงทศวรรษปี 1950 และยังคงครองส่วนแบ่งการตลาดของแม่เหล็กถาวรจำนวนมากในปัจจุบัน นอกจากจะมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนที่เหนือกว่า ทนทานต่อการกัดกร่อน และช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้างแล้ว แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ยังไม่ประสบปัญหาการสูญเสียกระแสวนเนื่องจากมีค่าความต้านทานไฟฟ้าสูง ประสิทธิภาพของแม่เหล็กของแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ค่อนข้างต่ำ ดังนั้นแม่เหล็กมอเตอร์เฟอร์ไรต์จึงส่วนใหญ่จึงใช้กับมอเตอร์ราคาถูกที่มีความต้องการปริมาตรและน้ำหนักต่ำ

แม่เหล็กถาวรธาตุหายากมากกว่าสองในสามส่วนถูกจัดหาให้กับมอเตอร์แม่เหล็กถาวรต่างๆ โดยทั่วไปแล้ว โลหะผสม Sm-Co ประเภท 1:5 โลหะผสม Sm-Co ประเภท 2:17 และโลหะผสม Nd-Fe-B เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นแม่เหล็กถาวรธาตุหายากรุ่นแรก รุ่นที่สอง และรุ่นที่สาม ตามลำดับ แม่เหล็กถาวรธาตุหายากสามารถจำแนกได้เป็นแม่เหล็กแบบเชื่อมติดและแม่เหล็กแบบเผาผนึกตามกระบวนการผลิต แม่เหล็กมอเตอร์นีโอไดเมียมแบบเชื่อมติดโดยทั่วไปจะมีรูปร่างเป็นวงแหวนและได้รับการยกย่องว่าทำให้เป็นแม่เหล็กหลายขั้ว แต่พบได้ทั่วไปในมอเตอร์ขนาดเล็กเนื่องจากข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพแม่เหล็ก แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์แบบเผาผนึกหรือแม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบเผาผนึกมีค่าความต้านทานไฟฟ้าต่ำ ดังนั้น ทั้งสองอย่างจึงต้องเผชิญกับการสูญเสียกระแสวนเมื่อใช้กับมอเตอร์ความเร็วสูง การสูญเสียกระแสวนอาจทำให้แม่เหล็กมีอุณหภูมิสูงขึ้น จากนั้นทำให้เกิดการสลายแม่เหล็กอย่างถาวรและส่งผลต่อประสิทธิภาพมอเตอร์ต่อไป แม่เหล็กลามิเนตเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ใช้งานได้จริงในการค้นหาสมดุลระหว่างพลังงานและความร้อนโดยไม่เปลี่ยนองค์ประกอบของแม่เหล็ก โครงสร้างของมอเตอร์ และประสิทธิภาพการทำงาน

แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ที่ผ่านการเผาผนึกยังคงมีบทบาทสำคัญต่อการใช้งานมอเตอร์บางประเภท แม้ว่าแม่เหล็กชนิดนี้จะถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่ามีต้นทุนสูงและคุณสมบัติเชิงกลต่ำก็ตาม แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ประสิทธิภาพสูงล่าสุดและแม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ที่ทนอุณหภูมิสูงพิเศษสามารถมอบอิสระในการออกแบบให้กับมอเตอร์เหล่านี้ได้มากขึ้น

แม่เหล็กมอเตอร์นีโอไดเมียมโดยทั่วไปมีข้อกำหนดบางประการสำหรับแรงบังคับภายใน แรงบังคับภายในของแม่เหล็กนีโอไดเมียมที่ผ่านการเผาสามารถปรับปรุงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการเติมธาตุหายากหนัก (HREE) Dy หรือ Tb ในปริมาณเล็กน้อย เพื่อประหยัดทรัพยากรและต้นทุนของ HREE เทคโนโลยีการแพร่กระจายตามขอบเกรน (GBD) ได้ถูกนำไปใช้กับแม่เหล็กมอเตอร์นีโอไดเมียมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

แม่เหล็กนีโอไดเมียมแบบธรรมดาจะมีรูปร่างเป็นเซกเมนต์หรือโดยประมาณเป็นส่วนใหญ่ แต่แม่เหล็กวงแหวนแบบเผาผนึกหลายขั้วเป็นโซลูชันที่พึงประสงค์กว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการต่อแม่เหล็กหลายเซกเมนต์เข้าด้วยกัน แม่เหล็กวงแหวนที่วางแนวรัศมีเป็นพื้นฐานของการผลิตแม่เหล็กวงแหวนแบบเผาผนึกหลายขั้ว