Magnesy w motoryzacji – gdzie znajdują zastosowanie?

Gdzie w samochodzie używa się magnesów najczęściej?

Najczęściej w napędach pomocniczych, silnikach trakcyjnych, czujnikach położenia i prędkości oraz w głośnikach i sprzęgłach elektromagnetycznych.

W autach spalinowych i elektrycznych magnesy pracują w silnikach podnośników szyb, wycieraczek, regulacji foteli, lusterek i pomp. W pojazdach elektrycznych są sercem silników trakcyjnych w wielu architekturach. Czujniki z magnesem wykrywają położenie wału korbowego i wałka rozrządu, prędkość kół w systemach ABS i ESC oraz położenie przepustnicy czy pedału gazu. Magnesy znajdziesz też w głośnikach, siłownikach klap i mechanizmach domykania bagażnika. W klimatyzacji i przekładniach pomocniczych działają sprzęgła elektromagnetyczne, które także opierają się na zjawiskach magnetycznych.

Jak działają czujniki magnetyczne w systemach pojazdu?

Wykrywają zmiany pola magnetycznego i zamieniają je na sygnał elektryczny, który sterownik interpretuje jako położenie, prędkość lub natężenie prądu.

Najczęściej stosowane są czujniki Halla, magnetorezystancyjne oraz indukcyjne. Czujnik Halla mierzy napięcie powstające w półprzewodniku pod wpływem pola z magnesu lub zębatego koła impulsowego. Czujniki AMR, GMR i TMR wykrywają bardzo małe zmiany pola i dają wysoką precyzję, dlatego trafiają do układów ABS, ESC i wspomagania kierownicy. Reed switch to styk zamykany magnesem, często używany w pływakowych czujnikach poziomu. Hall w wersji prądowej mierzy przepływ prądu w przewodzie bezdotykowo, co jest ważne w zarządzaniu baterią. Indukcyjne czujniki prędkości generują sygnał zbliżeniem metalowego elementu bez magnesu wbudowanego w czujnik.

Jakie materiały magnetyczne stosuje się w silnikach elektrycznych?

Najczęściej stosuje się magnesy neodymowe NdFeB, samaro‑kobaltowe SmCo oraz ferrytowe. W rdzeniach pracują materiały miękkomagnetyczne.

• NdFeB zapewnia dużą gęstość energii i małe gabaryty. Wymaga ochrony przed korozją i przemyślanego doboru klasy temperaturowej.
• SmCo dobrze znosi wysokie temperatury i jest stabilny, choć droższy. Bywa wybierany do ciężkich warunków pod maską.
• Ferryt jest odporny na korozję i dostępny kosztowo, lecz słabszy. Sprawdza się w większych gabarytowo silnikach i napędach pomocniczych.
• Materiały miękkie, jak blachy elektrotechniczne z dodatkiem krzemu, proszki żelazne czy stopy nanokrystaliczne, tworzą rdzenie stojanów i wirników, kształtując przepływ strumienia.

W zastosowaniach automotive popularne są także magnesy neodymowe z warstwą klejową, które ułatwiają montaż pierścieni i segmentów. W ofercie Top Magnesy dostępne są zarówno magnesy neodymowe, jak i ferrytowe do takich zastosowań.

W jaki sposób magnesy poprawiają sprawność napędów elektrycznych?

Stałe magnesy redukują straty w wirniku, zwiększają gęstość mocy i podnoszą sprawność w częściowym obciążeniu.

W silnikach z magnesami stałymi nie ma prądu wzbudzenia w wirniku, więc mniej energii zamienia się w ciepło. Maszyna osiąga wyższy moment z małej objętości, co upraszcza chłodzenie. Dobrze dobrana geometria magnesów poprawia kształt pola i zmniejsza pulsację momentu. To ogranicza hałas i wibracje. Optymalizacja układu magnesów oraz stalowych mostków pozwala na skuteczne osłabianie pola przy wysokich prędkościach i utrzymanie sprawności w szerokim zakresie pracy. Odpowiednie materiały miękkie w rdzeniach obniżają straty histerezy i prądów wirowych.

Jak elementy magnetyczne wpływają na komfort i bezpieczeństwo jazdy?

Zapewniają szybką i cichą pracę napędów oraz precyzyjny odczyt parametrów, co wspiera systemy komfortu i bezpieczeństwa.

Magnetyczne czujniki prędkości kół i położenia wału zwiększają skuteczność ABS, ESC i kontroli trakcji. Czujniki momentu w kolumnie kierowniczej wspierają płynne i przewidywalne elektryczne wspomaganie. W fotelach, szybach i klapach napędy z magnesami pracują ciszej i szybciej, co poprawia wrażenia pasażerów. W systemach multimedialnych głośniki z magnesami o wysokiej indukcji zapewniają czysty dźwięk przy niższych zniekształceniach. Magnetyczne styki i czujniki pozycji umożliwiają kontrolę zamknięcia pokryw i schowków. Bezdotykowy pomiar prądu poprawia ochronę baterii i przewidywalność zasięgu.

Jak dobierać materiał magnetyczny do konkretnego zastosowania?

Kluczowe są wymagania siłowe, przestrzeń montażowa, temperatura pracy, środowisko i trwałość.

• Mała przestrzeń i wysoka siła: NdFeB z odpowiednią klasą temperaturową i powłoką antykorozyjną.
• Wysoka temperatura i stabilność: SmCo w obszarach blisko układu wydechowego lub w silnikach o dużym obciążeniu termicznym.
• Wytrzymałość na korozję i koszt: ferryt w napędach pomocniczych i większych wirnikach.
• Łatwy montaż: magnesy z warstwą klejową, magnesy pod śrubkę lub uchwyty magnetyczne w obudowie gumowej, które chronią delikatne powierzchnie.
• Integracja z czujnikami: pierścienie i segmenty o określonej liczbie biegunów, zgodne z geometrią czujnika Halla lub MR.

Warto uwzględnić tolerancje, kierunek magnesowania oraz kompatybilność z klejem i obudową. Top Magnesy oferuje doradztwo i magnesy na zamówienie, co ułatwia dopasowanie parametrów do projektu.

Jak zabezpieczyć elementy magnetyczne przed korozją i demagnetyzacją?

Stosuje się właściwy dobór stopu i klasy temperaturowej, skuteczne powłoki ochronne oraz przemyślaną integrację mechaniczną.

• Powłoki i obudowy: niklowanie, cynkowanie, powłoki epoksydowe, a także gumowe osłony i hermetyzacja żywicą.
• Dobór stopu: ferryt jest naturalnie odporny na korozję. SmCo cechuje wysoka stabilność. NdFeB wymaga starannej ochrony powłokowej.
• Temperatura i pole: wybór klasy o podwyższonej koercji oraz unikanie długotrwałej pracy ponad zakładany limit temperatury.
• Projekt mechaniczny: ograniczenie uderzeń i drgań, które mogą uszkadzać kruche magnesy. Stosowanie stalowych zwór i back iron, które domykają obwód magnetyczny.
• Magazynowanie i montaż: separatory, przekładki oraz kontrola odległości między magnesami, aby uniknąć przypadkowej demagnetyzacji.

Od czego zacząć wdrażanie elementów magnetycznych w pojeździe?

Najpierw warto określić funkcję, zakres siły i wymagania środowiskowe, a później zweryfikować rozwiązanie prototypem i testami.

Dobrym punktem wyjścia jest lista wymagań: siła trzymania lub moment, zakres temperatury, wilgotność i ekspozycja na sól, miejsce montażu oraz ograniczenia kosztowe. Następnie przydaje się wybór wariantów koncepcyjnych z NdFeB, SmCo lub ferrytu oraz materiałów miękkich w rdzeniach. Prototypy można składać z katalogowych kształtów, na przykład z magnesów neodymowych samoprzylepnych, magnesów pod śrubkę czy uchwytów w obudowie gumowej. Kolejny krok to testy środowiskowe, wibracyjne i kompatybilności elektromagnetycznej. Na końcu następuje doprecyzowanie tolerancji, powłok i procesu montażu. W razie potrzeb nietypowych pomocne jest zamówienie dedykowanych wymiarów i biegunowości oraz wsparcie doradcze. Top Magnesy jako hurtownia i sklep internetowy oferuje szeroki wybór magnesów trwałych i akcesoriów, a także realizacje na zamówienie.

Skorzystaj z doradztwa hurtowni magnesów Top Magnesy i dobierz magnesy oraz akcesoria do zastosowań motoryzacyjnych, zamów próbki i rozpocznij testy w swoim projekcie.