Kako očitati B-H krivu demagnetizacije za trajne magnete

Histerezna petlja prati magnetsko stanje materijala kako se vanjsko magnetsko polje povećava, smanjuje i preokreće:

Prvi kvadrant (početna magnetizacija): B se brzo povećava od nule kako se magnetizirajuće polje (H) povećava. Pri zasićenju, B dostiže Br (remanencija).

Drugi kvadrant (kriva demagnetizacije): H se smanjuje na nulu (B pada na Br), a zatim se obrće (negativan H). Put u ovom kvadrantu je kriva demagnetizacije-to je mjesto gdje magnet radi kada se stavi u kolo.

Treći kvadrant: H nastavlja negativno sve dok B ne dostigne nulu (Hcb, koercitivnost), a zatim nastavlja na negativno zasićenje.

Četvrti kvadrant: H se vraća na pozitivno, završavajući petlju.

Za dizajn permanentnih magneta fokusiramo se isključivo na drugi kvadrant (krivulja demagnetizacije). Kriva pokazuje B naspram. -H (polje za demagnetizaciju).

Na grafu demagnetizacije postoje dvije krive:

normalna kriva (B{0}}H kriva): B (ukupna gustina fluksa) u odnosu na H. Ovo je kriva koju koristite za izračunavanje fluksa zračnog raspora i gustine fluksa u magnetskom kolu. Uključuje doprinos vlastitog polja magneta. Normalna kriva se koristi za pronalaženje radne točke (Bop i Hop) sa linijom opterećenja.

Unutrašnja kriva (J-H ili M-H kriva): J (magnetizacija, ili B - μ0H) u odnosu na H. Ova kriva predstavlja stvarni magnetni moment materijala, isključujući polje demagnetizacije. Unutrašnja kriva određuje otpornost na demagnetizaciju: tačka koljena je na unutrašnjoj krivulji.

Zašto su oba važna: Magnet koji ima visok Br i visoku normalnu krivu može i dalje biti sklon demagnetizaciji ako unutrašnja kriva ima rano koljeno. Za magnete motora (koji doživljavaju obrnuta polja), intrinzična kriva je važnija od normalne krive.

Tačka koljena je mjesto gdje kriva demagnetizacije počinje naglo da "pada". Ispod koljena, fluks magneta brzo opada uz malo povećanje demagnetizirajućeg polja, a demagnetizacija je nepovratna-čak i ako se ukloni obrnuto polje, magnet se ne oporavlja u potpunosti.

Na unutrašnjoj krivini, koleno je mjesto gdje krivina počinje naglo da pada. H vrijednost na kolenu se često naziva "unutrašnja koercitivnost" (Hcj) u praktičnom smislu (iako je Hcj polje u kojem je J=0, a ne samo koleno). Za-magnet visokog kvaliteta, koleno je blizu Hcj. Za magnete nižeg -razreda, koleno se javlja mnogo prije Hcj.

Za siguran rad, radna tačka magneta mora uvijek ostati iznad koljena unutrašnje krive. Ako demagnetizirajuće polje gurne magnet ispod koljena, može doći do nepovratnih gubitaka od 10-50%.

Tipične vrijednosti koljena:

N35: koleno na H ≈ 10 kOe (unutrašnja kriva); normalna kriva ostaje linearna.

N52: koleno na H ≈ 6-7 kOe (unutrašnja kriva) - veći rizik od demagnetizacije.

SmCo 2:17: unutrašnja kriva nema koljeno do H=0 - potpuno linearna, sigurna u bilo kojem obrnutom polju.

Koeficijent propusnosti (koji se naziva i nagib linije opterećenja) opisuje kako magnetsko kolo magneta (uključujući zračne praznine, stražnje željezo i okolne materijale) utječe na radnu tačku. Definiše se kao:

Koeficijent propusnosti, Pc=B / H (u drugom kvadrantu, sa jedinicama gustine fluksa podijeljene sa jačinom polja).

Visok Pc (strma linija opterećenja, npr. Pc > 10): Magnet radi pri visokoj gustini fluksa (blizu Br) i niskom demagnetizirajućem polju. Ovo se dešava u zatvorenim krugovima sa dobrim zadnjim gvožđem i malim vazdušnim prazninama. Sigurno, ali koristi puni potencijal magneta.

Nizak Pc (ravna linija opterećenja, npr. Pc < 1): Magnet radi pri nižoj gustini fluksa i većem demagnetizirajućem polju. To se događa s velikim zračnim prazninama ili bez stražnjeg gvožđa. Rizik od demagnetizacije.

Da biste koristili liniju opterećenja:

Izračunajte koeficijent propusnosti iz geometrije vašeg magnetnog kola (koristeći FEA ili analitičke formule).

Na B-H grafu povucite liniju od početka sa nagibom Pc.

Presjek linije opterećenja sa krivom demagnetizacije je radna točka (Bop, Hop).

Proverite da li je ova tačka iznad kolena na unutrašnjoj krivini. Ako nije, magnet će se demagnetizirati. Povećajte debljinu magneta, smanjite zračni zazor ili odaberite viši-Hcj razred.

Primer: magnet motora N42SH (Hcj=20 kOe) sa linijom opterećenja Pc=2. Radna tačka je na H≈7 kOe, B≈14 kGs. Koljeno je na H≈10 kOe. Operativna tačka je iznad koljena-sigurna. Ako Pc padne na 1 (veliki vazdušni jaz), radna tačka se pomera na H≈12 kOe-ispod kolena-nebezbedno. Umjesto toga koristite N42UH (Hcj=25 kOe).

Za proizvođače motora i senzora, pružamo FEA simulaciju i analizu linije opterećenja. Preporučujemo optimalni nagib i geometriju kako bi se osiguralo da radna tačka ostane iznad koljena na svim radnim temperaturama (uključujući najgore-obrnuta polja).

Za više informacija o krivuljama demagnetizacije i analizi linije opterećenja, posjetite našu početnu stranicu Analiza konačnih elemenata i TechBlog na našoj web stranici.

Da zatražite analizu demagnetizacije za dizajn vašeg magneta-uključujući odabir nagiba i proračun linije opterećenja-pošaljite nam geometriju magnetnog kola i radnu temperaturu. Naš inženjerski tim pruža potpuni izvještaj o riziku od demagnetizacije.

P: Koja je razlika između Hcb i Hcj?
A: Hcb (koercitivnost) je obrnuto polje potrebno za smanjenje B na nulu (na normalnoj krivoj). Hcj (intrinzična koercitivnost) je obrnuto polje potrebno da se J (magnetizacija) smanji na nulu (na unutrašnjoj krivulji). Hcj je uvijek veći od Hcb. Hcj je bolji pokazatelj otpornosti na demagnetizaciju.

P: Kako su temperatura i kriva demagnetizacije povezani?
O: Kako temperatura raste, Br i Hcj se smanjuju. Koljeno se pomiče niže na H-osi i unutrašnja kriva opada. Za rad na visokoj{3}}temperaturi, odaberite nivo sa dovoljnim Hcj na radnoj temperaturi. Pružamo temperaturno{5}}korigovane krive demagnetizacije za svaki razred.

P: Mogu li demagnetizirati magnet djelovanjem ispod koljena samo za malu količinu?
O: Da. Čak i kratak izlet ispod koljena uzrokuje nepovratan gubitak. Gubitak je proporcionalan području ispod koljena. Za sigurno-kritične primjene (aeronautika, automobilska industrija), dizajniramo sa 20% margine iznad koljena u najgorem- slučaju temperature i opterećenja.