כיצד לקרוא עקומת דה-מגנטיזציה B-H עבור מגנטים קבועים

לולאת ההיסטרזיס עוקבת אחר המצב המגנטי של חומר כאשר השדה המגנטי החיצוני גדל, מופחת ומתהפך:

הרביע הראשון (מגנטיזציה ראשונית): B גדל במהירות מאפס ככל ששדה הממגנט (H) גדל. ברוויה, B מגיע ל-Br (הרמנציה).

הרביע השני (עקומת דה-מגנטיזציה): H מצטמצם לאפס (B נופל ל-Br), ואז מתהפך (H שלילי). הנתיב ברביע זה הוא עקומת הדה-מגנטיזציה-כאן פועל המגנט כאשר הוא ממוקם במעגל.

ברביע שלישי: H ממשיך שלילי עד ש-B מגיע לאפס (Hcb, הכפייה), ואז ממשיך לרוויה שלילית.

ברביע רביעי: H מטאטא חזרה למצב חיובי ומשלים את הלולאה.

עבור עיצוב מגנט קבוע, אנו מתמקדים אך ורק ברביע השני (עקומת הדה-מגנטיזציה). העקומה מציגה B לעומת . -H (שדה מגנטיזציה).

ישנן שתי עקומות בגרף הדה-מגנטיזציה:

עקומה נורמלית (B-עקומת H): B (צפיפות שטף כוללת) לעומת H. זוהי העקומה שבה אתה משתמש כדי לחשב את שטף פער האוויר וצפיפות השטף במעגל המגנטי. הוא כולל את תרומת השדה של המגנט עצמו. העקומה הרגילה משמשת למציאת נקודת הפעולה (בופ והופ) עם קו העומס.

עקומה פנימית (עקומת J-H או M-H): J (מגנטיזציה, או B - μ0H) לעומת H. עקומה זו מייצגת את המומנט המגנטי האמיתי של החומר, לא כולל שדה הדה-מגנטיזציה. העקומה הפנימית קובעת את ההתנגדות לדה-מגנטיזציה: נקודת הברך נמצאת על העקומה הפנימית.

למה שניהם חשובים: מגנט שיש לו Br גבוה ועקומה נורמלית גבוהה עדיין עלול להיות נוטה לדה-מגנטיזציה אם לעקומה הפנימית יש ברך מוקדמת. עבור מגנטים מוטוריים (אשר חווים שדות הפוכים), העקומה הפנימית חשובה יותר מהעקומה הרגילה.

נקודת הברך היא המקום שבו עקומת הדה-מגנטיזציה מתחילה "ליפול" בחדות. מתחת לברך, השטף של המגנט יורד במהירות עם עלייה קטנה בשדה הדה-מגנטיזציה, והדה-מגנטיזציה היא בלתי הפיכה-גם אם השדה ההפוך מוסר, המגנט לא מתאושש במלואו.

בעקומה הפנימית, הברך היא המקום שבו העקומה מתחילה לרדת בתלילות. ערך H בברך נקרא לעתים קרובות "הכפייה הפנימית" (Hcj) במונחים מעשיים (אם כי Hcj הוא השדה שבו J=0, לא הברך עצמה). למגנט באיכות גבוהה-, הברך קרובה ל-Hcj. עבור מגנטים בדרגה- נמוכה יותר, הברך מתרחשת הרבה לפני Hcj.

להפעלה בטוחה, נקודת הפעולה של המגנט חייבת להישאר תמיד מעל הברך של העקומה הפנימית. אם שדה המגנטיזציה דוחף את המגנט מתחת לברך, עלולים להתרחש הפסדים בלתי הפיכים של 10-50%.

ערכי ברכיים אופייניים:

N35: ברך ב-H ≈ 10 kOe (עקומה פנימית); עקומה נורמלית נשארת ליניארית.

N52: ברך ב-H ≈ 6-7 kOe (עקומה פנימית) - סיכון גבוה יותר לדה-מגנטיזציה.

SmCo 2:17: לעקומה הפנימית אין ברך עד H=0 - ליניארי לחלוטין, בטוח בכל שדה הפוך.

מקדם הפרמינציה (נקרא גם שיפוע קו העומס) מתאר כיצד המעגל המגנטי של מגנט (כולל מרווחי אוויר, ברזל אחורי וחומרים שמסביב) משפיע על נקודת הפעולה. זה מוגדר כ:

מקדם קדימות, Pc=B / H (ברביע השני, עם יחידות של צפיפות השטף חלקי עוצמת השדה).

High Pc (קו עומס תלול, למשל, Pc > 10): המגנט פועל בצפיפות שטף גבוהה (ליד Br) ובשדה דה-מגנטיזציה נמוך. זה מתרחש במעגלים סגורים עם ברזל אחורי טוב ומרווחי אוויר קטנים. בטוח, אבל מנצל את מלוא הפוטנציאל של המגנט.

Pc נמוך (קו עומס שטוח, למשל, Pc < 1): המגנט פועל בצפיפות שטף נמוכה יותר ובשדה דה-מגנטיזציה גבוה יותר. זה קורה עם מרווחי אוויר גדולים או ללא ברזל אחורי. סיכון של דה-מגנטיזציה.

כדי להשתמש בקו הטעינה:

חשב את מקדם הפרמינציה מגיאומטריית המעגל המגנטי שלך (באמצעות FEA או נוסחאות אנליטיות).

צייר קו מהמקור בגרף B-H עם שיפוע Pc.

המפגש של קו העומס עם עקומת הדה-מגנטיזציה הוא נקודת הפעולה (Bop, Hop).

בדוק שנקודה זו נמצאת מעל הברך על העקומה הפנימית. אם לא, המגנט יתבטל. הגדל את עובי המגנט, צמצם את מרווח האוויר, או בחר בדרגת-Hcj גבוהה יותר.

דוגמה: מגנט מנוע N42SH (Hcj=20 kOe) עם קו עומס Pc=2. נקודת הפעולה היא H≈7 kOe, B≈14 kGs. הברך נמצאת ב-H≈10 kOe. נקודת הניתוח היא מעל הברך-בטוחה. אם Pc יורד ל-1 (פער אוויר גדול), נקודת ההפעלה עוברת ל-H≈12 kOe-מתחת לברך-לא בטוחה. השתמש ב-N42UH (Hcj=25 kOe) במקום זאת.

עבור יצרני מנועים וחיישנים, אנו מספקים הדמיית FEA וניתוח קו עומס. אנו ממליצים על הדרגה והגיאומטריה האופטימלית כדי להבטיח שנקודת ההפעלה תישאר מעל הברך בכל טמפרטורות ההפעלה (כולל שדות הפוכים-במקרה הגרוע ביותר).

למידע נוסף על עקומות דה-מגנטיזציה וניתוח קו עומס, בקר בדף הבית של ניתוח אלמנטים סופיים ו- TechBlog באתר האינטרנט שלנו.

כדי לבקש ניתוח דה-מגנטיזציה עבור עיצוב המגנט שלך-כולל בחירת דרגות וחישוב קו עומס-שלח לנו את גיאומטריית המעגל המגנטי וטמפרטורת הפעולה שלך. צוות ההנדסה שלנו מספק דוח מלא של סיכון דה-מגנטיזציה.

ש: מה ההבדל בין Hcb ל- Hcj?
ת: Hcb (כפייה) הוא השדה ההפוך הנדרש כדי להקטין את B לאפס (בעקומה הרגילה). Hcj (כפייה פנימית) הוא השדה ההפוך הנדרש להפחתת J (מגנטיזציה) לאפס (על העקומה הפנימית). Hcj תמיד גבוה מ-Hcb. Hcj הוא האינדיקטור הטוב יותר להתנגדות דה-מגנטיזציה.

ש: איך קשורים הטמפרטורה ועקומת הדה-מגנטיזציה?
ת: ככל שהטמפרטורה עולה, גם Br וגם Hcj יורדים. הברך זזה נמוך יותר על ציר H- והעקומה הפנימית יורדת. לפעולה בטמפרטורה- גבוהה, בחר דרגה עם מספיק Hcj בטמפרטורת הפעולה. אנו מספקים עקומות דה-מגנטיזציה מתוקנות-לטמפרטורה עבור כל כיתה.

ש: האם אני יכול לבטל מגנט על ידי הפעלה מתחת לברך בכמות קטנה בלבד?
ת: כן. אפילו טיול קצר מתחת לברך גורם לאובדן בלתי הפיך. ההפסד הוא פרופורציונלי לאזור מתחת לברך. ליישומים קריטיים-לבטיחות (תעופה וחלל, רכב), אנו מתכננים עם מרווח של 20% מעל הברך בטמפרטורה ובעומס-הגרועים ביותר.