Kestomagneettien B-H-demagnetointikäyrän lukeminen

Hystereesisilmukka seuraa materiaalin magneettista tilaa, kun ulkoinen magneettikenttä kasvaa, pienenee ja käännetään:

Ensimmäinen kvadrantti (alkumagnetointi): B kasvaa nopeasti nollasta magnetointikentän (H) kasvaessa. Kyllästyneenä B saavuttaa Br:n (remanenssi).

Toinen kvadrantti (demagnetointikäyrä): H pienennetään nollaan (B putoaa Br:ään), sitten käännetään (negatiivinen H). Polku tässä kvadrantissa on demagnetisaatiokäyrä-tässä magneetti toimii, kun se asetetaan piiriin.

Kolmas kvadrantti: H jatkaa negatiivisena, kunnes B saavuttaa nollan (Hcb, koersitiivi), sitten jatkaa negatiiviseen kyllästykseen.

Neljäs kvadrantti: H pyyhkäisee takaisin positiiviseen, täydentäen silmukan.

Kestomagneettisuunnittelussa keskitymme yksinomaan toiseen kvadranttiin (demagnetointikäyrä). Käyrä näyttää B vs. -H (demagnetoiva kenttä).

Demagnetisaatiokaaviossa on kaksi käyrää:

Normaali käyrä (B-H-käyrä): B (kokonaisvuon tiheys) vs. H. Tämä on käyrä, jota käytät ilmavälivuon ja vuontiheyden laskemiseen magneettipiirissä. Se sisältää magneetin oman kentän panoksen. Normaalia käyrää käytetään toimintapisteen (Bop ja Hop) etsimiseen kuormitusviivalla.

Sisäinen käyrä (J-H tai M-H-käyrä): J (magnetointi eli B - μ0H) vs. H. Tämä käyrä edustaa materiaalin todellista magneettista momenttia, lukuun ottamatta demagnetointikenttää. Sisäinen käyrä määrittää vastustuskyvyn demagnetoitumiselle: polvipiste on sisäisellä käyrällä.

Miksi molemmilla on merkitystä: Magneetti, jolla on korkea Br ja korkea normaalikäyrä, voi silti olla alttiina demagnetoitumiselle, jos sisäisellä käyrällä on varhainen polvi. Moottorimagneeteille (joissa on käänteisiä kenttiä) luontainen käyrä on tärkeämpi kuin normaali käyrä.

Polvipiste on kohta, jossa demagnetointikäyrä alkaa "pudota" jyrkästi. Polven alapuolella magneetin vuo laskee nopeasti, kun demagnetointikenttä kasvaa hieman, ja demagnetoituminen on peruuttamatonta-vaikka käänteinen kenttä poistettaisiin, magneetti ei toipu täysin.

Sisäisellä käyrällä polvi on kohta, jossa käyrä alkaa laskea jyrkästi. Polven H-arvoa kutsutaan usein "sisäiseksi koersitiiviksi" (Hcj) käytännössä (vaikka Hcj on kenttä, jossa J=0, ei itse polvi). Korkealaatuisen-magneetin polvi on lähellä Hcj:tä. Alemman-laatuluokan magneeteissa polvi esiintyy paljon ennen Hcj:tä.

Turvallisen toiminnan varmistamiseksi magneetin toimintapisteen on aina pysyttävä sisäisen käyrän polven yläpuolella. Jos demagnetoiva kenttä työntää magneettia polven alle, voi tapahtua 10-50 %:n palautumattomia häviöitä.

Tyypilliset polviarvot:

N35: polvi H ≈ 10 kOe (sisäinen käyrä); normaali käyrä pysyy lineaarisena.

N52: polvi H ≈ 6-7 kOe (sisäinen käyrä) - suurempi demagnetisoitumisen riski.

SmCo 2:17: luontaisella käyrällä ei ole polvea alas H=0 - täysin lineaarinen, turvallinen missä tahansa käänteiskentässä.

Permeanssikerroin (kutsutaan myös kuormitusviivan kaltevuudeksi) kuvaa, kuinka magneetin magneettipiiri (mukaan lukien ilmaraot, takarauta ja ympäröivät materiaalit) vaikuttaa toimintapisteeseen. Se määritellään seuraavasti:

Permeanssikerroin, Pc=B / H (toisessa kvadrantissa, vuotiheyden yksiköt jaettuna kentänvoimakkuudella).

Korkea Pc (jyrkkä kuormitusviiva, esim. Pc > 10): Magneetti toimii suurella vuotiheydellä (lähellä Br:tä) ja alhaisella demagnetointikentällä. Tämä tapahtuu suljetuissa piireissä, joissa on hyvä takarauta ja pienet ilmaraot. Turvallinen, mutta käyttää magneetin täyden potentiaalin.

Matala Pc (tasainen kuormitusviiva, esim. Pc < 1): Magneetti toimii pienemmällä vuontiheydellä ja suuremmalla demagnetointikentällä. Tämä tapahtuu suurilla ilmaraoilla tai ilman takarautaa. Demagnetisoitumisen vaara.

Kuormaviivan käyttäminen:

Laske permeanssikerroin magneettipiirin geometriasta (käyttämällä FEA:ta tai analyyttisiä kaavoja).

Piirrä viiva B-H-kaavion origosta kulmakertoimella Pc.

Kuormitusviivan ja demagnetointikäyrän leikkauspiste on toimintapiste (Bop, Hop).

Tarkista, että tämä piste on polven yläpuolella sisäisessä käyrässä. Jos ei, magneetti demagnetoituu. Lisää magneetin paksuutta, pienennä ilmaväliä tai valitse korkeampi-Hcj-laatu.

Esimerkki: N42SH-moottorimagneetti (Hcj=20 kOe), jonka kuormitusviiva on Pc=2. Toimintapiste on H≈7 kOe, B≈14 kGs. Polvi on H≈10 kOe:ssä. Toimintapiste on polven yläpuolella-turvallinen. Jos Pc putoaa arvoon 1 (suuri ilmarako), toimintapiste siirtyy kohtaan H≈12 kOe-polven alapuolella-turvaton. Käytä sen sijaan N42UH:ta (Hcj=25 kOe).

Tarjoamme moottori- ja anturivalmistajille FEA-simuloinnin ja kuormitusviiva-analyysin. Suosittelemme optimaalista kaltevuutta ja geometriaa, jotta toimintapiste pysyy polven yläpuolella kaikissa käyttölämpötiloissa (mukaan lukien pahimmassa{1}}käänteisessä tapauksessa).

Lisätietoja demagnetointikäyristä ja kuormitusviiva-analyysistä on Finite Element Analysis - ja TechBlog-kotisivuillamme verkkosivuillamme.

Jos haluat pyytää demagnetointianalyysiä magneettisuunnittelullesi, -mukaan lukien laadun valinta ja kuormitusviivan laskeminen-lähetä meille magneettipiirisi geometria ja käyttölämpötila. Suunnittelutiimimme tarjoaa täydellisen demagnetointiriskiraportin.

K: Mitä eroa on Hcb:n ja Hcj:n välillä?
A: Hcb (koersitiivisuus) on käänteinen kenttä, joka tarvitaan pienentämään B nollaan (normaalilla käyrällä). Hcj (sisäinen koersitiivisuus) on käänteinen kenttä, joka tarvitaan pienentämään J (magnetointi) nollaan (sisäisellä käyrällä). Hcj on aina suurempi kuin Hcb. Hcj on parempi demagnetointivastuksen indikaattori.

K: Miten lämpötila ja demagnetointikäyrä liittyvät toisiinsa?
V: Lämpötilan noustessa sekä Br että Hcj pienenevät. Polvi liikkuu alemmas H--akselilla ja luontainen käyrä putoaa. Korkean lämpötilan-käyttöä varten valitse laatu, jonka Hcj on riittävä käyttölämpötilassa. Tarjoamme lämpötila{5}}korjatut demagnetointikäyrät kullekin luokalle.

K: Voinko demagnetoida magneetin toimimalla polven alapuolella vain pienellä määrällä?
V: Kyllä. Lyhytkin retki polven alle aiheuttaa peruuttamattoman menetyksen. Tappio on verrannollinen polven alapuolelle. Turvallisuuskriittisissä-sovelluksissa (ilmailu, autoteollisuus) suunnittelemme 20 %:n marginaalilla polven yläpuolella pahimmassa-lämpötilassa ja kuormituksessa.