תחום היישום הגדול ביותר שלמגנטים קבועים של אדמה נדירההוא מנועי מגנט קבוע, הידוע בכינויו מנועים.
מנועים במובן הרחב כוללים מנועים הממירים אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית וגנרטורים הממירים אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. שני סוגי המנועים מסתמכים על העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית או כוח אלקטרומגנטי כעיקרון הבסיסי שלהם. השדה המגנטי של פער האוויר הוא תנאי מוקדם לפעולת המנוע. מנוע שיוצר שדה מגנטי של פער אוויר באמצעות עירור נקרא מנוע אינדוקציה, ואילו מנוע שיוצר שדה מגנטי של פער אוויר דרך מגנטים קבועים נקרא מנוע מגנט קבוע.
במנוע מגנט קבוע, השדה המגנטי של פער האוויר נוצר על ידי מגנטים קבועים ללא צורך בתוספת חשמל או פיתולים נוספים. לכן, היתרונות הגדולים ביותר של מנועי מגנט קבוע על פני מנועי אינדוקציה הם יעילות גבוהה, חיסכון באנרגיה, גודל קומפקטי ומבנה פשוט. לכן, מנועי מגנט קבוע נמצאים בשימוש נרחב במנועים קטנים ומיקרו שונים. האיור שלהלן מציג מודל הפעלה פשוט של מנוע DC מגנט קבוע. שני מגנטים קבועים יוצרים שדה מגנטי במרכז הסליל. כאשר הסליל מופעל, הוא חווה כוח אלקטרומגנטי (לפי כלל יד שמאל) ומסתובב. החלק המסתובב במנוע חשמלי נקרא הרוטור, ואילו החלק הנייח נקרא סטטור. כפי שניתן לראות מהאיור, המגנטים הקבועים שייכים לסטטור ואילו הסלילים שייכים לרוטור.
עבור מנועים סיבוביים, כאשר המגנט הקבוע הוא הסטטור, הוא מורכב בדרך כלל בתצורה מס' 2, שבה המגנטים מחוברים לבית המנוע. כאשר המגנט הקבוע הוא הרוטור, נהוג להרכיב אותו בתצורה מס' 1, כשהמגנטים מוצמדים לליבת הרוטור. לחלופין, תצורות #3, #4, #5 ו-#6 כוללות הטמעת המגנטים בליבת הרוטור, כפי שמוצג בתרשים.
עבור מנועים ליניאריים, מגנטים קבועים הם בעיקר בצורת ריבועים ומקבילים. בנוסף, מנועים ליניאריים גליליים משתמשים במגנטים טבעתיים ממוגנטים צירית.
למגנטים במנוע מגנט קבוע יש את המאפיינים הבאים:
1. הצורה לא מסובכת מדי (פרט לכמה מנועי מיקרו, כמו מנועי VCM), בעיקר בצורות מלבניות, טרפזיות, בצורת מניפה ובצורת לחם. במיוחד, בהנחה של הפחתת עלויות עיצוב מנוע, רבים ישתמשו במגנטים מרובעים משובצים.
2. המגנטיזציה פשוטה יחסית, בעיקר מגנטת חד-קוטבית, ולאחר ההרכבה היא יוצרת מעגל מגנטי רב-קוטבי. אם מדובר בטבעת שלמה, כגון טבעת בורון מברזל ניאודימיום דביקה או טבעת בכבישה חמה, היא בדרך כלל מאמצת מגנט קרינה רב קוטבי.
3. ליבת הדרישות הטכניות טמונה בעיקר ביציבות בטמפרטורה גבוהה, עקביות שטף מגנטי ויכולת הסתגלות. מגנטים רוטורים צמודים על פני השטח דורשים תכונות הדבקה טובות, למגנטים של מנוע ליניארי יש דרישות גבוהות יותר לתרסיס מלח, למגנטים של מחולל רוח יש דרישות מחמירות עוד יותר לתרסיס מלח, ומגנטים של מנוע הנעה דורשים יציבות מצוינת בטמפרטורה גבוהה.
4. נעשה שימוש במוצרי אנרגיה מגנטית בדרגה גבוהה, בינונית ונמוכה, אך הכפייה היא בעיקר ברמה בינונית עד גבוהה. נכון לעכשיו, דרגות המגנט הנפוצות עבור מנועי הנעה של רכב חשמלי הם בעיקר מוצרי אנרגיה מגנטית גבוהה וכפיות גבוהה, כגון 45UH, 48UH, 50UH, 42EH, 45EH וכו', וטכנולוגיית דיפוזיה בוגרת היא חיונית.
5. מגנטים למינציה דביקים מפולחים היו בשימוש נרחב בשדות מנוע בטמפרטורה גבוהה. המטרה היא לשפר את בידוד הפילוח של המגנטים ולהפחית את הפסדי זרם מערבולת במהלך פעולת המנוע, ומגנטים מסוימים עשויים להוסיף ציפוי אפוקסי על פני השטח כדי להגביר את הבידוד שלהם.
פריטי בדיקה מרכזיים למגנטים של מנוע:
1. יציבות בטמפרטורה גבוהה: חלק מהלקוחות דורשים מדידת דעיכה מגנטית במעגל פתוח, בעוד שאחרים דורשים מדידת דעיכה מגנטית במעגל פתוח למחצה. במהלך פעולת המנוע, המגנטים צריכים לעמוד בטמפרטורות גבוהות ושדות מגנטיים הפוכים לסירוגין. לכן, יש צורך בבדיקה וניטור של ריקבון מגנטי של המוצר המוגמר ועקומות דה-מגנטיזציה בטמפרטורה גבוהה של חומר הבסיס.
2. עקביות שטף מגנטי: כמקור לשדות מגנטיים עבור רוטורים או סטטורים של המנוע, אם יש חוסר עקביות בשטף המגנטי, זה יכול לגרום לרטט מנוע, והפחתת הספק, ולהשפיע על התפקוד הכולל של המנוע. לכן, למגנטים מנוע יש בדרך כלל דרישות לעקביות שטף מגנטי, חלקם בתוך 5%, חלקם בתוך 3%, או אפילו בתוך 2%. יש לקחת בחשבון גורמים המשפיעים על עקביות השטף המגנטי, כגון עקביות של מגנטיות שיורית, סובלנות וציפוי שיפוע.
3. יכולת הסתגלות: מגנטים על פני השטח הם בעיקר בצורת אריח. שיטות בדיקה דו-ממדיות קונבנציונליות עבור זוויות ורדיוסים עשויות להכיל שגיאות גדולות או להיות קשות לבדיקה. במקרים כאלה, יש לשקול יכולת הסתגלות. עבור מגנטים מסודרים היטב, יש לשלוט על פערים מצטברים. עבור מגנטים עם חריצי זנב יונים, יש לקחת בחשבון את אטימות ההרכבה. עדיף להכין מתקנים בצורת התאמה אישית לפי שיטת ההרכבה של המשתמש כדי לבדוק את יכולת הסתגלות המגנטים.
זמן פרסום: 24 באוגוסט 2023