การใช้แม่เหล็ก NdFeB ในสนาม UAV ส่วนใหญ่จะสะท้อนให้เห็นในลักษณะของแม่เหล็กถาวรที่มีประสิทธิภาพสูง ลักษณะเหล่านี้ทำให้แม่เหล็ก NdFeB เป็นส่วนสำคัญของมอเตอร์ UAV และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แม่เหล็ก NdFeB ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในมอเตอร์ไร้แปรงถ่านสำหรับโดรน เนื่องจากมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์แบบมีแปรง มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านมีข้อดีคือมีแรงเสียดทานน้อยกว่าและสูญเสียน้อยกว่า สร้างความร้อนต่ำ อายุการใช้งานยาวนาน และเสียงรบกวนต่ำ แม่เหล็ก NdFeB เป็นส่วนสำคัญของมอเตอร์นี้
ในการใช้งานโดรน แม่เหล็ก NdFeB ไม่เพียงแต่ใช้ในมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านเท่านั้น แต่ยังใช้ในหลายๆ ด้านด้วย เช่น มอเตอร์ใบพัด เซ็นเซอร์ อุปกรณ์จับยึดและอุปกรณ์ดูดซับ รางนำ และระบบนำทาง แอปพลิเคชันเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงบทบาทสำคัญของแม่เหล็ก NdFeB ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโดรน เช่น การเพิ่มความสามารถในการบรรทุกและเวลาบินโดยการลดน้ำหนักของมอเตอร์ และปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของโดรนด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบมอเตอร์
แม่เหล็กเหล็กโบรอน (นีโอดิเมียมเหล็กโบรอน) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบต่างๆ ของโดรน เนื่องจากมีความแข็งแรงของแม่เหล็กสูง ขนาดกะทัดรัด และมีประสิทธิภาพสูง ต่อไปนี้คือการใช้งานที่สำคัญบางประการของแม่เหล็ก NdFeB ในเทคโนโลยีโดรน:
โดรนมอเตอร์
แม่เหล็ก NdFeB มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อมอเตอร์ที่จ่ายพลังงานให้กับใบพัดของโดรน มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) ที่ใช้ในโดรนมีแม่เหล็ก NdFeB ฝังอยู่ในโรเตอร์ แม่เหล็กเหล่านี้สร้างสนามแม่เหล็กที่ช่วยให้มอเตอร์แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแรงกลในการขับเคลื่อนโดรนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เซ็นเซอร์โดรน
แม่เหล็ก NdFeB ใช้ในเซ็นเซอร์ต่างๆ ที่ตรวจสอบและควบคุมการเคลื่อนไหวของโดรน เซ็นเซอร์จับความเคลื่อนไหวอาศัยแม่เหล็ก NdFeB เพื่อตรวจจับความเร็ว ตำแหน่ง และระยะทางอย่างแม่นยำ แรงดันฮอลล์ที่เกิดจากความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กจะใช้เป็นเอาต์พุตของเซนเซอร์
อุปกรณ์ติดตั้งโดรน
โดรนบางรุ่นมีกริปเปอร์แม่เหล็กซึ่งใช้แม่เหล็ก NdFeB เพื่อหยิบและจัดการวัตถุ มือจับเหล่านี้มีพื้นผิวแม่เหล็กเรียบที่สามารถยกวัสดุที่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องใช้นิ้วหุ่นยนต์ที่ซับซ้อน ลักษณะถาวรของแม่เหล็ก NdFeB ช่วยให้แคลมป์เหล่านี้ทำงานโดยไม่ต้องใช้แหล่งพลังงาน
ไมโครโดรน
นักวิจัยได้พัฒนาโดรนที่มีความยาวเพียง 1.7 เซนติเมตร และสามารถเปลี่ยนรูปร่างและพับได้ด้วยการใช้แม่เหล็ก NdFeB อัตราส่วนความแข็งแรงต่อขนาดที่สูงของแม่เหล็ก NdFeB สามารถใช้เพื่อสร้างโดรนขนาดเล็กที่มีขนาดกะทัดรัดและคล่องตัวสูง
จะปรับปรุงประสิทธิภาพของโดรนโดยเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบแม่เหล็ก NdFeB ได้อย่างไร
การปรับปรุงประสิทธิภาพของโดรนโดยการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบแม่เหล็ก NdFeB สามารถทำได้จากประเด็นต่อไปนี้:
กำหนดข้อกำหนดการสมัคร:
ก่อนอื่น จำเป็นต้องชี้แจงสถานการณ์การใช้งานเฉพาะและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของโดรน เช่น ความสูงของการบิน ความเร็ว ความสามารถในการบรรทุก ฯลฯ ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อการเลือกการออกแบบแม่เหล็ก
เลือกระดับประสิทธิภาพของแม่เหล็ก:
เลือกระดับประสิทธิภาพของแม่เหล็กที่เหมาะสมตามความต้องการใช้งานของโดรน วัสดุแม่เหล็กถาวร NdFeB ประสิทธิภาพสูงส่วนใหญ่จะใช้ในมอเตอร์ คอมเพรสเซอร์ และเซ็นเซอร์ในเขตกั้นเทคโนโลยีขั้นสูง 24 ดังนั้น สำหรับการใช้งานระดับไฮเอนด์ เช่น โดรน ควรเลือกวัสดุที่มีค่าบังคับสูงและค่า (BH) สูง วัสดุ NdFeB
คำนวณขนาดแม่เหล็กที่ต้องการ:
ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์การออกแบบของโดรน เช่น ความเร็วของมอเตอร์ แรงบิดที่ต้องการ ฯลฯ จะมีการคำนวณขนาดแม่เหล็กที่ต้องการ ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่าแม่เหล็กสามารถตอบสนองความต้องการพลังงานของโดรนได้
กำหนดรูปทรงของแม่เหล็ก:
รูปทรงของแม่เหล็กส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของโดรน ตัวอย่างเช่น แม่เหล็กทรงกลมหรือสี่เหลี่ยมอาจเหมาะกับการกำหนดค่าทางกลที่แตกต่างกันมากกว่า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดรูปร่างแม่เหล็กที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากการออกแบบเฉพาะของโดรน
เลือกวัสดุที่เหมาะสม:
นอกเหนือจากวัสดุ NdFeB มาตรฐานแล้ว คุณยังสามารถพิจารณาผสมผสานธาตุหายากหนัก เช่น Dy และ Tb เพื่อเพิ่มแรงบีบบังคับภายในของแม่เหล็ก ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของโดรน ธาตุโลหะหายากชนิดหนักเหล่านี้สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางแม่เหล็กของแม่เหล็กได้อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานโดรนที่มีความต้องการสูงมากขึ้น
การผลิตและการแปรรูป:
ในระหว่างกระบวนการผลิตและการแปรรูป จำเป็นต้องให้ความสนใจในการควบคุมคุณภาพของแม่เหล็ก เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียประสิทธิภาพที่เกิดจากการประมวลผลที่ไม่เหมาะสม นอกจากนี้ ควรทำการทดสอบและการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายสามารถตอบสนองความต้องการใช้งานที่คาดหวังได้
ทดสอบและเพิ่มประสิทธิภาพ:
สุดท้ายนี้ จากการทดสอบแม่เหล็ก NdFeB ที่บินโดยโดรนจริง ข้อมูลจะถูกรวบรวมและวิเคราะห์เพื่อระบุปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพ และดำเนินการเพิ่มประสิทธิภาพต่อไปตามนั้น กระบวนการนี้อาจต้องมีการวนซ้ำเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด
ผลการศึกษาเปรียบเทียบแม่เหล็ก NdFeB และวัสดุแม่เหล็กถาวรอื่นๆ (เช่น อัลนิโก) ในการใช้งานโดรนมีอะไรบ้าง
ผลการวิจัยเปรียบเทียบระหว่างแม่เหล็ก NdFeB และวัสดุแม่เหล็กถาวรอื่นๆ (เช่น Alnico) ในการใช้งาน UAV แสดงให้เห็นว่าแม่เหล็ก NdFeB มีการใช้งานที่หลากหลายในสาขาหุ่นยนต์ระดับไฮเอนด์ เช่น UAV เนื่องจากมีลักษณะเฉพาะของผลิตภัณฑ์ที่มีพลังงานแม่เหล็กสูง การใช้งาน แม่เหล็ก NdFeB ส่วนใหญ่จะใช้ในเซอร์โวมอเตอร์แม่เหล็กถาวรและสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่มีความแม่นยำสูง การใช้งานเหล่านี้ต้องการความแม่นยำในการควบคุมสูง ขนาดเล็ก และน้ำหนักเบา นอกจากนี้ การใช้วัสดุแม่เหล็กถาวรชนิดโลหะหายากบน UAV ยังรวมถึงเครื่องกำเนิดแม่เหล็กถาวรโลหะหายากสำหรับการบิน ซึ่งได้รับประโยชน์จากงานบุกเบิกของศาสตราจารย์เจียง จงหรง และทีมงานของเขาในสาขาการวิจัยมอเตอร์แม่เหล็กถาวรโลหะหายากสำหรับการบิน
ในการเปรียบเทียบ แม่เหล็กโลหะผสม Alnico ทำงานได้ดีกว่าในแง่ของการทนต่ออุณหภูมิ อุณหภูมิของ Curie นั้นสูงกว่าแม่เหล็ก NdFeB มาก และสามารถรักษาประสิทธิภาพที่เสถียรที่อุณหภูมิสูงกว่าได้ Alnico บางเกรดสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 500 องศา ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับระบบโดรนที่ต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง
อย่างไรก็ตาม แม้ว่าโลหะผสม Alnico จะเหนือกว่าแม่เหล็ก NdFeB ในแง่ของการทนต่ออุณหภูมิ แต่แม่เหล็ก NdFeB ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น โดรน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่เน้นประสิทธิภาพสูง การย่อขนาด และการย่อขนาด ในที่เกิดเหตุ นี่แสดงให้เห็นว่าเมื่อเลือกวัสดุแม่เหล็กถาวรที่เหมาะสม จำเป็นต้องชั่งน้ำหนักข้อดีและข้อเสียของวัสดุต่างๆ ตามความต้องการใช้งานเฉพาะ
แม่เหล็ก NdFeB และโลหะผสม Alnico ต่างมีข้อได้เปรียบในการใช้งานโดรน แม่เหล็ก NdFeB มีการใช้งานที่สำคัญในด้านหุ่นยนต์ระดับไฮเอนด์ โดยเฉพาะโดรน เนื่องจากมีผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงและเหมาะสำหรับการควบคุมที่มีความแม่นยำสูง เนื่องจากโลหะผสม Alnico ทนต่ออุณหภูมิได้ดีเยี่ยม จึงแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ในระบบ UAV ที่ต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ดังนั้นในการใช้งานจริงจึงควรเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สุดตามความต้องการเฉพาะ