2432358977

3

1.Wprowadzenie

Mimo, że pierwsze maszyny elektryczne, które powstały w historii elektrotechniki -były maszynami o magnesach trwałych (stale magnetyczne) - to ich rozwój przez dziesiątki lat nie był tak szybki jak rozwój maszyn innych odmian. Wiązało się to z niskimi parametrami magnesów stałych stosowanych w pierwszych maszynach. Ponowne zainteresowanie maszynami o magnesach stałych nastąpiło po roku 1932 od momentu wynalezienia przez T. Mishime stopu o nazwie ALNI, który składał się z trzech pierwiastków ferromagnetycznych: Fe, Ni, AL. Skład tego stopu z biegiem czasu ulegał zmianie, dodanie pierwiastków Co i Ti spowodowało zmianę parametrów magnetycznych materiału (stop ALNICO). Dalszym istotnym postępem w wytwarzaniu magnesów trwałych było uzyskiwanie ich metodą spiekania i sprasowywania. Materiałem wyjściowym dla tej technologii był sproszkowany stop ALNICO.

Głównym zakresem zastosowań tego typu maszyn, były prądnice tachometryczne, prądnice samochodowe i iskrowniki. No ogół niska wytrzymałość mechaniczna materiałów magnetycznie twardych a jednocześnie konieczność (dla większości rozwiązań) umieszczania magnesów na wirnikach, ograniczała maksymalne prędkości obrotowe maszyn. Z upływem lat, w miarę narastania postępu technologicznego wypracowano odpowiednie metody zabezpieczania magnesów, czy to w postaci bandaży z tworzyw sztucznych, czy też w postaci całych cylindrów lub tez w postaci wycinków cylindrów. Rozszerzenie możliwości budowy maszyn o mocach do 100 kW stało się możliwe dopiero po wprowadzeniu do produkcji stopów odmiany ALNICO. Udoskonalenie tych stopów w drodze zmian technologii wytwarzania, możliwości te jeszcze poszerzyły. Maszyny, w których zastosowano magnesy wykonywane z omawianych materiałów stały się w wielu wypadkach konkurencyjne pod względem parametrów w stosunku do porównywalnych maszyn o wzbudzeniu elektromagnetycznym. Były one jednakże drogie. O koszcie maszyn decydowały dawniej i obecnie decyduje, koszt magnesów - ściślej koszt kobaltu, którego udział w ogólnym składzie surowcowym jest duży. Możliwości zmniejszenia w znaczącym stopniu kosztów wytwarzania maszyn - przy jednoczesnym poszerzeniu zakresu ich zastosowań -spowodowało wprowadzenie do produkcji na początku lat pięćdziesiątych, magnesów ferrytowych. Magnesy ferrytowe są uzyskiwane w drodze prasowania proszków i spiekania związków tlenków żelaza i tlenków metali - głównie Ba lub Sr. Są one obecnie najczęściej stosowanym materiałem w produkcji magnesów trwałych.

Przeobrażenia w zasadach towarzyszących konstruowaniu maszyn elektrycznych o magnesach trwałych dokonane w wyniku wprowadzenia doń magnesów ferrytowych, zostały pogłębione w latach siedemdziesiątych po wprowadzeniu do produkcji magnesów zawierających metale z grupy ziem rzadkich. Pierwszym takim materiałem na takie magnesy był SmCos.

Potwierdzenie celowości zmian zasad konstruowania maszyn o magnesach trwałych nastąpiło po wprowadzeniu do produkcji w 1984 roku materiałów zawierających metale Nd, Fe, B. Obecnie do produkcji maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi stosuje się materiały oparte o związki Sm₂Coi7 i NdFeB umożliwiające konstruowanie maszyn o małych wymiarach i bardzo dużej gęstości mocy (kW/kg).