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Erschließung der Leistungsdichte bei nutenlosen Motoren

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Warum Neodym-Magnete wichtig sind

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Magnete stehen heute im Mittelpunkt der weltweiten Diskussionen - aus guten und schlechten Gründen.

Diese Motormagnete spielen eine entscheidende Rolle für die Leistung, den Wirkungsgrad und die Größenoptimierung von Motoren und sind daher für die moderne Konstruktion unverzichtbar. Gleichzeitig sind sie eng mit komplexen geopolitischen Verhältnissen und Handelsbeschränkungen verbunden, was die Beschaffung schwierig macht.

Aus diesem Grund ist das Verständnis der Magnetauswahl und der Motorarchitektur der Schlüssel zur Lieferung hochwertiger Produkte. Kurz gesagt, die Verwendung von Neodym-Magneten für nutenlose bürstenlose Motoren erhöht die Drehmomentdichte und unterstützt leistungsstarke Elektromotoren.

Aufbauend auf unserem früheren Blog-Artikel über die Unterschiede zwischen geschlitzten und nutenlosen Motoren wird in diesem Artikel untersucht, wie Magnete das Motordesign beeinflussen. Nutenlose Radialfluss-Motoren und nutenlose Axialfluss-Motoren gewinnen zunehmend an Aufmerksamkeit, da sie kein Rastmoment, eine gleichmäßigere Bewegung und einen besseren Wirkungsgrad bieten - vor allem, wenn die Magnetqualität optimiert ist. Während nutenlose Designs von höheren Magnetqualitäten profitieren, können diese Entscheidungen bei nutenlosen Motoren zu Kompromissen führen, so dass dies eine wichtige Diskussion ist.

Letztendlich stechen zwei Konstruktionsfaktoren hervor:

Anzahl der Polpaare
Magnetqualität

Diese Entscheidungen wirken sich direkt auf das Drehmoment, die Geschwindigkeit und die Leistungsdichte aus und sind daher für die Optimierung der Leistung von nutenlosen bürstenlosen Gleichstrommotoren von entscheidender Bedeutung.

Kombinationen von Polpaaren

Zunächst einmal zurück zu den Grundlagen: Die Anzahl der Polpaare bezieht sich auf die Anzahl der Nord-Süd-Magnetpolpaare, die um den Rotor (oder Stator, je nach Ausführung) angeordnet sind.

Grafik von Motoren, geordnet nach Polpaarzahl, von 1 bis 5, mit Pfeilen, die das Verhältnis von Drehmoment und Drehzahl anzeigen

Physikalisch gesehen hängt die Enddrehzahl des Motors bei einer bestimmten Netzfrequenz umgekehrt von der Anzahl der Polpaare ab. Die Formel für die Synchrondrehzahl lautet:

n_s=(120×f)/"Anzahl der Pole" =(60×f)/"Anzahl der Polpaare"

Wobei:

n_s= Synchrondrehzahl (RPM)

f= Netzfrequenz (Hz)

Wichtige Grundsätze:

Eine hohe Anzahl von Polpaaren ergibt in der Regel ein höheres Drehmoment, aber eine niedrigere Drehzahl.
Eine niedrige Anzahl von Polpaaren ergibt eine höhere Drehzahl, aber ein geringeres Drehmoment.

Dies hängt natürlich von den jeweiligen Anwendungen ab:

Anwendungen wie Ventilatoren benötigen eine hohe Geschwindigkeit, daher werden weniger Polpaare verwendet.
Anwendungen, die ein hohes Drehmoment erfordern, wie z. B. Betätigungssysteme, benötigen mehr Polpaare.

Eine höhere Anzahl von Polpaaren trägt dazu bei, den magnetischen Fluss pro Pol zu minimieren und die Eisenverluste zu verringern, was die Gleichmäßigkeit des Drehmoments erheblich verbessert. Um dies zu erreichen, ist jedoch ein sorgfältiges Wicklungsdesign erforderlich - und bei schlitzlosen Designs mit Drähten in Mikrodimensionen kann dies eine Herausforderung sein. In der Tat bedeutet dies oft eine hohe CAPEX-Investition in Wickelmaschinen, bevor eine Anpassung überhaupt in Betracht gezogen werden kann.

Hier macht die Mirmex-Motorwickeltechnik den Unterschied. Unser patentiertes Prägeverfahren vereinfacht die Herstellung von Wicklungen und ermöglicht eine einfache Anpassung an jede Anwendung und Polpaar-Kombination. Keine Angst mehr vor dem Anpassen von Wicklungen!

Spezifikationen der Magnetklasse

Bei der Konstruktion von Hochleistungs-Elektromotoren kann ein Faktor, der die Leistung erheblich beeinflusst, die Magnetqualität sein. Aber was bedeutet die Magnetklasse eigentlich? Einfach ausgedrückt, handelt es sich um die Klassifizierung der Leistung eines Magneten, die in der Regel durch einen kombinierten Code angegeben wird:

Eine Zahl (z. B. 35, 52, sogar bis zu 60), die das maximale Energieprodukt angibt, das der Magnet speichern kann, gemessen in Mega Gauss Oersted (MGOe).
Ein Buchstabencode (z. B. N, H, SH, UH), der die Temperaturbeständigkeit des Magneten angibt.

Ein Magnet mit der Bezeichnung N52UH hat beispielsweise ein Energieprodukt von etwa 52 MGOe und kann bei ultrahohen Temperaturen von bis zu 180°C arbeiten. Da die Anbieter die Grenzen immer weiter hinausschieben, erreichen die Magnetsorten N60 und bieten ein noch größeres Leistungspotenzial.

Verfügbare Neodym-Magnetsorten für nutenlose Mirmex-Burhsless-Motoren

Eine Erhöhung der Magnetqualität steigert die Leistung von Elektromotoren erheblich, da der magnetische Fluss erhöht wird, was die Leistungs- und Drehmomentdichte verbessert - ein entscheidender Faktor für kompakte, effiziente Konstruktionen.

Bei geschlitzten Motoren gibt es jedoch eine Einschränkung: Stärkere Magnete können zu einer magnetischen Sättigung in den Zähnen führen, wodurch der Nutzen höherer Qualitäten verringert wird. Im Gegensatz dazu nutzen nutenlose Motorenkonstruktionen stärkere Magnete voll aus.

Da nutenlose Motoren einen größeren scheinbaren Luftspalt haben, ist das Magnetfeld in diesem Spalt natürlich geringer. Dies lässt Raum, um das Feld mit höherwertigen Magneten zu verstärken, was kompaktere und glattere Konstruktionen ermöglicht, die das Drehmoment gleichmäßig verteilen und erhebliche Leistungssteigerungen bieten.

Auch der Wirkungsgrad verbessert sich mit höherwertigen Magneten. Um mechanische Leistung zu erzeugen, benötigt ein Motor Drehmoment und Drehzahl, die beide vom Magnetfeld abhängen. Wenn der größte Teil dieses Feldes aus dem Magneten selbst stammt - einer "freien" Quelle -, benötigt der Motor weniger elektrische Energie, was die Verluste verringert und den Gesamtwirkungsgrad erhöht. Dies ist besonders wertvoll bei Anwendungen, bei denen Energieeinsparungen und Wärmemanagement entscheidend sind.

Sind Sie bereit, Ihr Design zu verbessern?

Während geschlitzte Motoren bereits durch die Sättigung begrenzt sind, haben nutenlose Motoren noch Spielraum nach oben.

Durch die Kombination hochwertiger Magnete mit der von Mirmex optimierten Spulenwicklungstechnologie können nutenlose Motoren Drehmoment- und Motorkonstanten erreichen, die denen von genuteten Motoren nahe kommen, während ihre inhärenten Vorteile erhalten bleiben: kein Rastmoment, niedrige Induktivität und gleichmäßige Drehmomentabgabe. Das bedeutet, dass nutenlose Motoren jetzt mit genuteten Designs konkurrieren können und eine überlegene Leistung bieten, ohne dabei an Effizienz oder Laufruhe einzubüßen.

Wenn Ihr Projekt derzeit einen genuteten Motor verwendet, aber eine geringe Restwelligkeit und kein Rastmoment erfordert, ist es vielleicht an der Zeit, einen Wechsel zur nutenlosen Technologie in Betracht zu ziehen. Setzen Sie sich mit uns in Verbindung, um herauszufinden, wie unsere fortschrittlichen Designs Ihnen helfen können, bessere Ergebnisse zu erzielen.

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