Komunitator številka 65, december 2012 - Kolektor

Magnetni materiali
Trajnomagnetni materiali v sodobnih motorjih
Boris Saje, Dieter Fernow
Koncern Kolektor v diviziji Komponente in
sistemi razvija, izdeluje in uporablja tudi
magnetne materiale, predvsem v programih
Magnetne komponente, Rotorji ter Elektronika
in pogoni.
Magneti so komponenta, ki na osnovi delovanja
magnetnega polja opravlja neko funkcijo. So
vitalne komponente večine elektromehanskih
strojev, senzorjev in elektronskih naprav, katerih
izbira bistveno vpliva na performanse, geometrijo,
velikost in ceno sklopa, v katerih so uporabljeni.
Nekaj primerov uporabe magnetnih materialov je
prikazanih na slikah.
Rotor z impelerjem za
pomožno vodno črpalko
(plastoferit, Kolektor KMT
GmbH, Essen)
Rotor črpalke za gorivo (plasto
NdFeB, Kolektor KFH, d. o. o,
Idrija)
30
Informator
Rotor motorja za premik loput
v avtomobilskem sistemu za
klimo (plastoferit, Kolektor
KMT GmbH, Essen)
Rotor aktuatorja za
spreminjanje položaja odmične
gredi (sintrani NdFeB, Kolektor
KFH, d. o. o., Idrija)
Za predstavljene in podobne izdelke je v prispevku
prikazan pregled trajnomagnetnih materialov, ki
se uporabljajo v sodobnih motorjih. Analizirana je
razpoložljivost navedenih materialov, razširjenost,
prednosti in slabosti ter karakteristike, ki so
pomembne za trajne magnete.
ČASOPIS KONCERNA KOLEKTOR • december 2012
Zaželjene lastnosti magnetnih materialov
Lastnosti, ki jih zahtevajo proizvajalci motorjev in
so pomembne za magnetne materiale v motorjih,
so remanenca (zagotavlja gostoto magnetnega
pretoka v reži med rotorjem in statorjem in
s tem moč in navor motorja), koercitivnost
(odpornost na razmagnetenje), temperaturna
obstojnost (odpornost na razmagnetenje pri višjih
temperaturah), korozijska stabilnost (odpornost
proti vplivom okolja in ostalim korozijskim
medijem), mehanske lastnosti (uporaba pri
visokih obratih, varnost proti razletu), električna
prevodnost (izgube), oblikovalnost (proizvodni
stroški), nizka polja magnetenja (proizvodni stroški)
in stroški (material, izdelava).
Proizvajalci magnetnih materialov ponujajo
praviloma dimenzije in tolerance, magnetno
polje (orientacija, vzorec, št. polov), gostoto
magnetnega polja (v odprtem magnetnem sistemu),
temperaturno območje, izgube (reverzibilne,
ireverzibilne), življenjsko dobo, testiranje in
skladnost s standardi.
Detajlno usklajevanje zahtev enih in ponudbe
drugih je praviloma specifično za vsak primer
posebej.
Tržno dostopni trajnomagnetni materiali
Za uporabo v motorjih so tržno dostopni trdi
feriti (Ba-/Sr-heksaferiti), FeCrCo, Alnico, SmCo5,
Sm2Co17 in bolj ali manj legirani NdFeB.
Glede na izdelavne tehnologije so na voljo
sintrani trajnomagnetni materiali ali izvedenke s
termoplasti ali duroplasti.
Sintrani trajnomagnetni materiali
Ne glede na to, da je več kot 50 % svetovne porabe
v motorjih še vedno na osnovi Ba-/Sr-heksaferitov,
se bomo osredotočili na magnetne materiale na
osnovi redkih zemelj. Od teh so pomembni predvsem
Sm2Co17 (za področja visokih temperatur – nad
200 °C) in NdFeB (za področja z visokimi gostotami
magnetnega polja).
Glede na cenovne trende redkih zemelj v zadnjem
letu (porast tudi do 10-krat) in omejene dostopnosti
elementov težkih redkih zemelj, ki v sintranih
magnetih zagotavljajo visoko koercitivnost in
temperaturno obstojnost magnetnih materialov,
se veča tudi delež plastomagnetnih materialov, in
sicer izotropnih, anizotropnih ter tudi hibridnih
magnetnih materialov.