Radne tačke u zatvorenim naspram otvorenih magnetnih kola
U zatvorenom magnetnom kolu (npr. magnet u sendviču između čeličnih jarmova), koeficijent propusnosti (Pc) je visok, obično 5-10. Magnet radi u linearnom području krivulje demagnetizacije, daleko od koljena. Rizik od demagnetizacije je nizak čak i na povišenim temperaturama.
U otvorenom krugu (npr. magnet sam u zraku), Pc je nizak (0,1-0,5). Operativna tačka leži blizu kolena. Svako suprotno polje ili povećanje temperature može ga gurnuti u nepovratni gubitak. Iz tog razloga, magnetni separatori i uređaji za držanje koriste čelične stubove za povećanje Pc.
U motoru s permanentnim magnetom, magneti rotora doživljavaju različite Pc ovisno o položaju rotora i struji statora. Pri vršnom opterećenju, demagnetizirajuće polje iz reakcije armature može smanjiti lokalni Pc ispod 1,0, stvarajući rizik demagnetizacije na rubovima magneta.
Simulacija lokalne demagnetizacije iz obrnutih magnetnih polja
FEA softver (npr. Ansys Maxwell, JMAG, Motor-CAD) izračunava vektor magnetnog polja na svakom konačnom elementu magneta. Polje se zatim upoređuje sa BH krivom na radnoj temperaturi. Ako veličina polja premašuje intrinzičnu koercitivnost (Hcj) u toj tački, element se smatra demagnetiziranim.
Simuliramo tri uslova:
Nazivno opterećenje pri maksimalnoj temperaturi okoline.
Preopterećenje (2x ili 3x nazivna struja) u trajanju od 10 sekundi.
Stanje zastoja (nulta brzina rotora, primijenjen puni napon).
Izlazne mape pokazuju postotak demagnetizacije po volumenu magneta. Obično su ivice i uglovi najranjiviji. Prihvatljivi prag:<5% demagnetization after 1000 cycles; <2% for automotive or aerospace applications.
Optimiziranje kosina i omjera debljine putem FEA softvera
Geometrijske modifikacije značajno smanjuju rizik od demagnetizacije. Dodavanje ivica od 0,5-1,5 mm ili radijusa na rubove magneta smanjuje koncentraciju lokalnog polja. FEA omogućava brzu iteraciju: jedan inženjer može procijeniti 20-30 varijacija ukošenosti dnevno, dok bi fizičko testiranje svake iteracije trajalo sedmicama.
Odnos debljine (debljina magneta/dužina vazdušnog otvora) takođe utiče na demagnetizaciju. Za dati motor, povećanje debljine magneta sa 3 mm na 4 mm povećava Pc sa 1,2 na 1,6, smanjujući rizik od demagnetizacije za 40-50% na istoj radnoj temperaturi. Međutim, deblji magneti povećavaju inerciju rotora i cijenu materijala. FEA optimizira omjer debljine za minimalne troškove dok ostaje iznad praga demagnetizacije.
Unakrsna-Provjera rezultata izrade prototipa pomoću računskih podataka
Nakon FEA optimizacije izrađujemo fizičke prototipove (5-10 komada) i vršimo validaciju demagnetizacije:
Izmjerite fluks na sobnoj temperaturi (Helmholtz zavojnica ili fluksmetar).
Zagrijte sklop na maksimalnu radnu temperaturu 1 sat.
Primijenite obrnuti impuls polja ili pokrenite motor pri preopterećenju.
Ohladite na sobnu temperaturu i ponovo{0}}izmjerite fluks.
Nepovratni gubitak=(flux_after - flux_before) / flux_before × 100%. Korelacija sa FEA bi trebala biti unutar 10-15%. Ako neusklađenost prelazi 20%, preciziramo simulaciju (npr. dodavanjem efekta varijacije svojstava materijala, proizvodnih tolerancija).
Za prilagođena magnetna rješenja koja zahtijevaju FEA analizu demagnetizacije – uključujući IPM rotore, magnete rotora tipa -, i magnetne spojnice – molimo pogledajte našu stranicu tehničke podrške za analizu konačnih elemenata na našoj web stranici. Pružamo potpune izvještaje o simulaciji sa svakim prototipom.
Da biste zatražili procjenu rizika od demagnetizacije za vaš postojeći ili planirani dizajn motora, kontaktirajte naš FEA inženjerski tim. Pošaljite svoj valni oblik struje statora, dimenzije rotora, stepen magneta i maksimalnu temperaturu. Vraćamo izvještaj o simulaciji u roku od 3-5 radnih dana.
Često postavljana pitanja
P: Koliko je FEA tačan u predviđanju demagnetizacije u poređenju sa stvarno-svjetskim testiranjem motora?
O: Unutar ±10% za homogena svojstva magneta. Varijacija dolazi od stvarnog magnetnog Hcj serije-do-serije (±5%) i greške mjerenja temperature. Preporučujemo sigurnosnu marginu od 15% ispod ocijenjene Hcj.
P: Možete li simulirati demagnetizaciju za sklop Halbach niza?
O: Da. Halbachovi nizovi imaju složene putanje fluksa, ali FEA ih precizno obrađuje. Specijalizirani smo za Halbach konfiguracije za linearne motore i MRI gradijentne zavojnice.
P: Koja je minimalna debljina magneta da se izbjegne demagnetizacija u PMSM-u od 150 stepeni?
O: Zavisi od zračnog raspora i struje statora. Kao pravilo za površinsku{1}}montažu PMSM-a sa zračnim razmakom od 1 mm i N35SH magnetima, minimalna debljina je 3,5 mm. Za N42SH, 4,5 mm. Pokrenite FEA za svoju tačnu geometriju.
