44883 instalacje076

2. KONSTRUKCJA I WŁAŚCIWOŚCI SILNIKÓW SKOKOWYCH 36

wyraża się w kilodżulach na metr sześcienny (kJ/m³), przy czym 1 ki/m³ — = 1/8 MGs-Oc.

Na rysunku 2.126 jest widoczny punkt pracy znamionowej L magnesu trwałego, znajdujący się na przecięciu prostej powrotu KM i prostej OL odpowiadającej wypadkowej permeancji A_a obwodu magnetycznego silnika; B,„ jest indukcją roboczą magnesu przy pracy znamionowej, H_m zaś roboczym natężeniem pola magnetycznego. Orientacyjnie można przyjąć H_m ze 0,4_BH_C. Wartości B_m i //„, zależą od nachylenia prostej OL, a zatem od wypadkowej permeancji obwodu magnetycznego silnika.

Aby określić wymagania, jakie powinny spełniać materiały magnetycznie twarde na magnesy trwałe silników' skokowych, celowe będzie rozpatrzenie podstawowych zależności:

—    Przekrój magnesu trwałego

S_M = <r*!B_m    (2.4)

—    Długość magnesu trwałego w kierunku magnesowania

L    = ejH,„    (2.5)

W powyższych wzorach oznaczają;

<r — współczynnik rozproszenia obwodu magnetycznego;

0_W — przepływ potrzebny do wytworzenia strumienia magnetycznego o żądanej wartości <P.

Ze wzoru (2.4) wynika, że dysponując magnesem o małej indukcji roboczej B_m trzeba zastosować magnes o dużym przekroju S_m aby zapewnić odpowiednią wartość strumienia magnetycznego. Wzór (2.5) wskazuje, że w przypadku małego roboczego natężenia pola magnetycznego ff_m konieczne jest zastosowanie magnesu o znacznej długości w kierunku namagnesowania. Magnesy o dużym H_m mogą być krótsze.

Jako magnesy trwałe mogą być stosowane w maszynach elektrycznych metaliczne stopy magnetyczne typu Alnico, materiały ceramiczne uzyskiwane ze sproszkowanych tlenków (ferryty barowe i strontowe), materiały ceramiczne na bazie metali ziem rzadkich, np. samarowo--kobaltowe (SmCo₅) lub nowe materiały magnetycznie twarde, takie jak neodym-żelazo-bor (Nd-be-B) [27] albo mangan-aluminium-węgicł (Mn--Ał-C). Konieczne jest stosowanie magnesów o dużej energii magnetycznej.    •

Rys. 2.13. Wzrost energii magnetycznej materiałów magnetycznie twardych wyrażonej przez zmianę wskaźnika    z upływem łat

Wzrost energii magnetycznej magnesów na przestrzeni lat ilustruje rys. 2.13. Wyraźny skok jakościowy obserwuje się pod koniec lat trzydziestych i na początku lat czterdziestych naszego stulecia, kiedy opracowano stopy z udziałem aluminium, niklu i kobaltu oraz mniejszych ilości innych domieszek, znane pod ogólną nazwą Alnico. Były to początkowo stopy izotropowe.

Mastępny wyraźny skok jakościowy — jak widać z rys. 2.13 — nastąpił w latach 1950-1960, kiedy wprowadzono magnesy typu Alnico, lecz o strukturze anizotropowej (zorientowanej), które po namagnesowaniu wykazują magnetyzację w uprzywilejowanym kierunku. Różnicę między materiałem anizotropowym i izotropowym uwidacznia rys. 2.14 (porównano stop anizotropowy o dużej energii magnetycznej i stop izotropowy).