الأسئلة الثلاثة الأكثر شيوعًا حول المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم ذات الهيكل الفراغي

في اجتماعات اختيار المعدات ذات القيمة العالية مثل أدوات نقش أشباه الموصلات، وأنظمة الطلاء الفراغي، وغرف محاكاة الفضاء، فإن الأسئلة التي يطرحها المهندسون في أغلب الأحيان ليست 'ما مقدار الطاقة' أو 'ما السرعة'. إنها الأسئلة التي تبدو بسيطة وتخفي عددًا لا يحصى من المخاطر:

'كيف يمكنك حل مشكلة تبريد المحرك في الفراغ عندما يكون الأمر صعبًا للغاية؟''

'هل ستتم إزالة مغناطيسية الجزء الدوار عند درجات الحرارة المرتفعة؟ ما هي المدة التي يمكن أن يستمر فيها ذلك؟'

'ما الذي يجعل المحرك ذو الهيكل الفراغي مختلفًا عن محرك PMSM القياسي؟'

وراء كل من هذه الأسئلة دروس صعبة مستفادة من مشاريع حقيقية. دعونا كسرها.

1. لماذا يكون التبريد صعبًا جدًا في الفراغ؟

س: لماذا تسخن المحركات بسهولة أكبر في الفراغ؟

من منظور نقل الحرارة، تبدد المحركات الحرارة من خلال ثلاثة مسارات: الحمل الحراري، والتوصيل، والإشعاع. في البيئات العادية، يهيمن الحمل الحراري، حيث تهب المراوح، ويتدفق الهواء، وتنتقل الحرارة بعيدًا. في الفراغ، تكون جزيئات الهواء متناثرة مثل الشوارع الفارغة في منتصف الليل. يختفي التبريد بالحمل الحراري تقريبًا.

لا يمكن للحرارة الهروب إلا من خلال التوصيل والإشعاع. يحتاج التوصيل إلى مسار حراري كامل من اللفات إلى السكن إلى سطح التركيب. يعتمد الإشعاع على الأسطح التي تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء، وهو أمر غير فعال بطبيعته. يمكن لنفس المحرك الذي يعمل في الفراغ أن يرى درجات حرارة داخلية أعلى بـ 30-50 درجة مئوية من الضغط الجوي.

حددت فرق البحث في جامعة شنيانغ للتكنولوجيا، التي تدرس محركات مضخات التفريغ، تبديد حرارة الدوار ودرجات الحرارة المرتفعة كتحديات تقنية حرجة في البيئات الفراغية. لم يتم حل هذه المشكلة بمجرد إضافة مروحة أكبر.

نهج ويتستون

تستخدم أجهزة PMSM الفراغية من Wheatstone التصميم الحراري المهيمن على التوصيل. لا يتم ضغط قلوب الجزء الثابت ومبيتاته معًا فحسب، بل يتم تجميعها باستخدام تناسب التداخل الحراري: تسخين المبيت، وتبريد الجزء الثابت، والتجميع للحصول على اتصال بدون فجوة، ومقاومة حرارية قريبة من الصفر. يتم ملء نهايات وفتحات اللف بمركب تأصيص عالي التوصيل للحرارة، مما يؤدي إلى إنشاء مسارات حرارية فعالة من المصادر إلى السكن، ثم من خلال الشفاه المتصاعدة إلى جدران الغرفة.

بالنسبة لتطبيقات كثافة الطاقة الأعلى، تقدم شركة Wheatstone دوائر تبريد سائلة متكاملة. يدور سائل التبريد داخليًا، ويحمل الحرارة إلى مناطق الاتصال بالغرفة لتبديدها بشكل غير مباشر.

ثانيا. ارتفاع درجة حرارة الدوار: هل ستزول مغنطيسية المغناطيس؟

س: مع ارتفاع درجات حرارة الجزء الدوار في الفراغ، هل يمكن للمغناطيس الدائم البقاء على قيد الحياة؟

هذا هو أحد أكبر مخاوف المستخدمين. تبدأ مغناطيسات NdFeB القياسية في إظهار اضمحلال تدفق لا رجعة فيه فوق 120 درجة مئوية، مع وجود خطر كبير في إزالة المغناطيسية بمقدار 150 درجة مئوية. في الفراغ، حيث يكون تبريد الدوار صعبًا، يمكن أن تتجاوز درجات الحرارة هذا الخط بسهولة.

تظهر الأبحاث الأكاديمية أنه بالنسبة لمحركات تشغيل المضخة الفراغية، يمثل التحكم في ارتفاع درجة حرارة الدوار تحديًا أساسيًا في التصميم. يمكن أن يؤدي تحسين الحواجز المغناطيسية للدوار وإعادة ترتيب المغناطيس الدائم إلى تقليل خسائر الدوار وارتفاع درجة الحرارة بشكل فعال. يخبرنا هذا بأمرين: درجة حرارة الجزء الدوار الفراغي تحتاج إلى اهتمام خاص، والحلول في مرحلة التصميم مهمة للغاية.

نهج ويتستون في اختيار المواد

توفر سلسلة فراغ Wheatstone خيارات متعددة للمغناطيس الدائم بناءً على مستوى الفراغ ومتطلبات درجة الحرارة. بالنسبة للتطبيقات التقليدية ذات التفريغ العالي، نستخدم درجة NdFeB ذات درجة الحرارة العالية مثل N38UH، والتي تصل درجة حرارتها إلى 180 درجة مئوية. بالنسبة لدرجات الحرارة المرتفعة، يتعامل مغناطيس ساماريوم كوبالت مع 350 درجة مئوية مع أقل من 5% من اضمحلال التدفق عند 200 درجة مئوية.

إن اختيار المواد وحده لا يكفي، إذ تحتاج خسائر التيار الدوامي إلى التحكم. يستخدم ويتستون مغناطيسات مجزأة، مما يحجب مسارات التيار الدوامي لتقليل تسخين الدوار. بالاشتراك مع التشريب بالضغط الفراغي، يملأ الراتنج عالي التوصيل الحراري فراغات الدوار، ويوصل الحرارة بعيدًا.

ثالثا. ما الذي يجعل هيكل الفراغ مميزًا حقًا؟

س: الجميع يقول أن المحركات الفراغية مميزة. إلى جانب التبريد، ما هو المختلف؟

هذا السؤال يضرب العلامة. يتحدى الفراغ المحركات بشكل منهجي، وليس فقط حراريًا:

إطلاق الغازات المادية . يقوم الورنيش العازل القياسي للمحرك والمواد البلاستيكية والأختام المطاطية - الجيدة عند الضغط الجوي - بإطلاق جزيئات الغاز باستمرار في الفراغ: بخار الماء والهيدروكربونات. أنها تلوث نظام الفراغ بأكمله. تظهر الأبحاث أن إجمالي فقدان الكتلة (TML) يعد عاملاً حاسماً لعمليات التفريغ عالية النقاء.

مقاومة العزل . في الفراغ، يكون الهواء رقيقًا، وتنخفض قوة العزل الكهربائي. نفس الجهد يمكن أن يسبب التصريفات. يجب إعادة تصميم العزل بين المنعطفات والمراحل والأرض.

تحمل التشحيم . تتطاير الشحوم القياسية وتتفحم في الفراغ. يتبخر الزيت الأساسي، تاركًا مثخنًا صلبًا يعمل كمادة كاشطة وليس مادة تشحيم. محامل الاستيلاء.

الحل المنهجي لويتستون

تتحكم أجهزة PMSM الفراغية الخاصة بـ Wheatstone في إطلاق الغازات من مصدر المادة. يستخدم العزل فيلم بوليميد وشريط ميكا بدون إضافات ذات وزن جزيئي منخفض. تم تصميم السلك المغناطيسي خصيصًا لأسطح ناعمة من الدرجة الفراغية مما يقلل من امتصاص الغاز. تستخدم الموصلات أطرافًا ملبدة بالزجاج، مما يزيل تمامًا إطلاق الغازات البلاستيكية.

يتوافق التشحيم مع مستوى الفراغ: يستخدم الفراغ العالي شحم PFPE مع ضغط بخار يصل إلى 10⁻⊃1;⊃2; تور. يستخدم الفراغ العالي للغاية طبقات تشحيم صلبة، خالية من المواد المتطايرة.

تم إعادة تصميم أنظمة العزل للفراغ، مع زيادة مسافات الزحف وعزل الفتحات الأمثل. التشريب بالضغط الفراغي باستخدام راتنجات خالية من المذيبات يملأ كل فراغ، مما يزيل مسارات التفريغ.

رابعا. سلسلة ويتستون فراغ PMSM

تتمتع ويتستون بخبرة تمتد لعقدين تقريبًا في مجال المحركات الفراغية، وتغطي التطبيقات من الفراغ الخام إلى الفراغ العالي جدًا.

بواسطة

سلسلة مستوى الفراغ،	لمستوى الفراغ	للتطبيقات النموذجية	الميزات الرئيسية
سلسلة VX-L	>10⁻⊃2;باسكال	التجفيف بالفراغ، التعبئة والتغليف	عزل منخفض للغازات، شحم PFPE، تبريد التوصيل
سلسلة VX-H	10⁻⊃2;-10⁻⁵باسكال	طلاء الفراغ، وأشباه الموصلات	محامل سيراميكية، ولفات VPI، وتبريد سائل اختياري
سلسلة VX-U	<10⁻⁵باسكال	محاكاة الفضاء والمسرعات	محامل سيراميك كاملة، تشحيم صلب، أختام معدنية
سلسلة مخصصة	مخصص	العمليات الخاصة	المواد والهياكل المخصصة

حسب معلمة الطاقة/الجهد

النطاق	المخصص لـ Wheatstone
نطاق الطاقة	50 واط - 200 كيلو واط
الجهد االكهربى	تيار مستمر 24 فولت - 3000 فولت / تيار متردد 220 فولت - 1140 فولت
نطاق السرعة	0 - 60000 دورة في الدقيقة
فئة العزل	الفئة H (180 درجة مئوية) / الفئة C (200 درجة مئوية +)
TML	<0.5% (يلبي متطلبات الفضاء الجوي)
الجمعية النظيفة	غرفة الأبحاث فئة 1000، بالموجات فوق الصوتية + التبخير الفراغي

الأفكار النهائية

العودة إلى هذه الأسئلة الثلاثة: تحديات التبريد الفراغي؟ يتم حلها عن طريق تحسين مسار التوصيل والتوصيل الحراري للمادة. ارتفاع درجة الحرارة خطر إزالة المغناطيسية؟ يتم حلها عن طريق اختيار المغناطيس والتحكم في التيار الدوامي. ما الذي يجعل هيكل الفراغ مميزًا؟ المواد، والتشحيم، والعزل، والعملية - كل حلقة في السلسلة.

لقد أمضى ويتستون ما يقرب من عقدين من الخبرة المتراكمة في مجال أجهزة PMSM الفراغية. قواعد بيانات المواد، والتحكم في العمليات، والمحاكاة الحرارية، واختبار إطلاق الغازات - كل هذا موجود في كل محرك.

إذا كنت تبحث عن أجهزة PMSM التي يمكنها التعامل مع الفراغ — العالي أو العالي للغاية، أو أشباه الموصلات أو الأبحاث — فلنتحدث. يحتوي الدليل الهندسي الخاص بـ Wheatstone على العشرات من مجموعات المواد ومئات الحالات المخصصة. ربما الحل الأمثل ينتظر مشروعك.