-
-
+86-18858010843
Inženjer servo motora otvara dolazni izvještaj o ispitivanju magneta i traži jednu krivulju mnogo prije nego što provjeri bilo koji drugi broj: krivulja vlastite demagnetizacije na 150 °C. Ta krivulja, koja je radni segment petlje histereze, govori mu hoće li rotor zadržati svoj tok nakon tisućitog prijelaza punog opterećenja. Petlja koja se prerano savija na temperaturi obično znači da motor troši više struje, gubi okretni moment i proizvodi više topline nego što dopušta granica prihvatljivosti proizvodnje. Za svakog inženjera dizajna i stručnjaka za nabavu odgovornog za magnetske komponente, petlja histereze najvažnija je specifikacija koju proizvođač NdFeB magneta može objaviti. Sadrži remanenciju koja definira magnetski tok, koercitivnost koja definira stabilnost protiv demagnetizacije i energetski proizvod koji definira fizičku veličinu motora.
Ovaj vodič objašnjava petlju histereze iz perspektive praktičnih specifikacija magneta, dizajna motora i procjene dobavljača. Pokrit ćemo značenje B-H krivulje, fizičko podrijetlo magnetske histereze, parametre koje motorni inženjeri zapravo koriste na podatkovnim tablicama, učinak temperature na petlju i metode mjerenja iza brojeva. Na kraju ćete točno znati koja pitanja postaviti dobavljaču magneta po narudžbi prije nego što se posvetite proizvodnoj narudžbi i zašto sam naziv kvalitete magneta nikada nije dovoljna specifikacija.
Petlja histereze je zatvorena krivulja ovisna o povijesti koju magnetski materijal prati kada se polje magnetiziranja mijenja između pozitivnog i negativnog zasićenja. Na standardnom grafikonu gustoća magnetskog toka B pojavljuje se na okomitoj osi, a jakost magnetskog polja H pojavljuje se na vodoravnoj osi. Za feromagnetske materijale kao što je sinterirani neodim-željezo-bor, odnos između B i H je nelinearan i nepovratan: ista vrijednost H proizvodi različite vrijednosti B ovisno o tome raste li polje ili opada i o tome koliko je materijal putovao oko petlje.
Da biste razumjeli kako se petlja formira, počnite s potpuno demagnetiziranim uzorkom. Kako H raste od nule, B raste duž početne krivulje magnetizacije sve dok materijal ne dosegne zasićenje. Smanjenje H natrag na nulu ostavlja zaostalu gustoću toka poznatu kao remanencija, Br. Da bi B doveo na nulu, polje mora promijeniti smjer i doseći normalnu koercitivnost, Hcb. Nastavak do negativne zasićenosti, ponovni preokret i povratak na pozitivnu zasićenost dovršavaju zrcalne polovice petlje. Površina koju zatvara ova zatvorena krivulja predstavlja energiju pretvorenu u toplinu tijekom jednog potpunog ciklusa magnetizacije.
Magnetska histereza u feromagnetu u biti je neovisna o brzini: statički oblik petlje malo se mijenja s brzinom varijacije polja, zbog čega krivulje podatkovnih tablica koje su objavili proizvođači permanentnih magneta ostaju važeće u širokom frekvencijskom rasponu. U stvarnom motoru, vrtložne struje dodaju gubitke ovisne o brzini povrh statičke petlje, ali B-H ponašanje magneta još uvijek slijedi istu statičku krivulju. Ovisnost o povijesti ključna je ideja: petlja je zapis svih nepovratnih događaja u domeni, a bilo koja radna točka unutar petlje može se dosegnuti samo slijedeći određeni put od zasićenja.
Za trajne magnete inženjeri rijetko rade s punom petljom. Magnet unutar motora radi u drugom kvadrantu, gdje je H negativan, a B ostaje pozitivan. Ovo je područje demagnetizacije i to je jedini dio petlje koji određuje hoće li magnet nastaviti raditi pod opterećenjem. Oblik krivulje drugog kvadranta, a ne puna petlja, je ono što odvaja obični magnet od magneta motora visokih performansi.
Ključni zaključak: Petlja histereze je magnetska memorija materijala; njegov drugi kvadrant je radna zona koja definira stabilnost trajnog magneta.
Kada se permanentni magnet postavi unutar motora, on ne kruži duž cijele petlje; ostaje u drugom kvadrantu, gdje je radna točka definirana sjecištem krivulje demagnetizacije magneta i linije opterećenja magnetskog kruga. Prvi kvadrant petlje važan je za magnetizaciju, ali ne i za rad. To je razlog zašto svaka ozbiljna podatkovna tablica NdFeB magneta predstavlja B-H krivulju drugog kvadranta i intrinzičnu J-H krivulju kao primarne podatke za dizajn motora.
Podatkovne tablice za sinterirane NdFeB magnete obično predstavljaju četiri naslovna broja, a sva su četiri izravne posljedice petlje histereze. Grafikon u nastavku uspoređuje tipični produkt maksimalne energije (BH)maks četiri porodice trajnih magneta koji se najčešće koriste u industrijskim motorima. (BH)max je najveći pravokutni B x H produkt koji se uklapa u dio drugog kvadranta krivulje demagnetizacije i to je najčešće korišteni pojedinačni proxy za magnetsku jakost. Dizajneri motora oslanjaju se na (BH)max za rangiranje materijala kandidata prije nego što se jedan stator laminira. Iscrtane vrijednosti su reprezentativne brojke gornjeg pojasa iz komercijalne proizvodnje sinteriranih magneta, a ne laboratorijski zapisi.
Sinterirani NdFeB vodi velikom razlikom; na 52 MGOe nudi otprilike 60 posto više energije nego najjači samarij-kobalt. Taj jaz objašnjava zašto NdFeB dominira vučnim motorima, servo motorima i zglobnim pogonima robota, gdje se oko malog promjera rotora i velike gustoće momenta ne može pregovarati. Manji volumen magneta također smanjuje inerciju rotora, što poboljšava dinamički odziv u servo aplikacijama. Međutim, visok (BH)max ne znači automatski siguran dizajn motora. Drugi kvadrant petlje mora ostati linearan sve do radne točke najgoreg slučaja; inače se dio magneta nepovratno demagnetizira svaki put kad pretvarač primijeni strujni skok. Samarij-kobalt, s nižim (BH)max, ali znatno višom koercitivnošću na povišenoj temperaturi, ostaje prvi izbor za svemirske generatore i druge sustave izložene neprekidno iznad 250 °C. AlNiCo magneti zadržavaju impresivno visoku remanenciju, ali im je koercitivnost toliko niska da umjerena reakcija armature može izbrisati magnetizaciju, zbog čega se rijetko pojavljuju u motorima s promjenjivom brzinom. Ferit ima znatno manju petlju, tako da feritni motori kompenziraju s većim promjerima i većim brojem polova. Za kupovne timove, ovaj grafikon objašnjava poznati obrazac nabave: dva materijala koja se najčešće navode za motorne magnete nalaze se na suprotnim krajevima spektra koercitivnosti. Stoga se konačna materijalna odluka nikada ne donosi samo na (BH)max. Kompetentni proizvođač permanentnih magneta objavljuje krivulje demagnetizacije na 20, 60, 100, 120, 150, 180 i 200 °C tako da dizajner može potvrditi da petlja ostaje pravokutna na stvarnoj radnoj točki. Ta razina dokumentacije je razlika između kataloškog magneta i projektirane magnetske komponente.
| Parametar | Simbol | Značenje u petlji | Tipično sinterirano NdFeB područje |
|---|---|---|---|
| Remanencija | Br | Gustoća toka preostala nakon zasićenja s H = 0 | 1,05-1,45 T |
| Normalna prisila | Hcb | Obrnuti H potreban je da se B dovede na nulu | 750-900 kA/m |
| Intrinzična prisila | Hcj | Obrnuti H je bio potreban da se polarizacija J dovede na nulu | 955-2388 kA/m |
| Maksimalni energetski proizvod | (BH)max | Najveći umnožak B i H unutar drugog kvadranta | 25-52 MGOe (200-414 kJ/m3) |
Prva tri retka tablice 1 preslikavaju se izravno na petlju histereze. Br je sjecište na B osi kada se H vrati na nulu. Hcb je sjecište na H osi kada B dosegne nulu. Hcj se mjeri iz intrinzičke krivulje i odražava jakost polja potrebnu da se potpuno uništi unutarnja polarizacija materijala. Hcj je uvijek veći od Hcb, i to je kritični parametar koji štiti od demagnetizacije u zahtjevnim motornim aplikacijama. Dizajner motora koji očitava samo Br i (BH)max propušta pravi rizik: magnet s jakim fluksom, ali niskim Hcj može otkazati upravo kada je motoru najpotrebniji, pod vršnom strujom i maksimalnom temperaturom.
Ključni zaključak: Pročitajte cijelu krivulju drugog kvadranta, a ne samo četiri podatkovne točke naslova; dva magneta s identičnim Br mogu imati potpuno različitu otpornost na demagnetizaciju.
Feromagnetski materijali sastoje se od magnetskih domena, mikroskopskih područja s ravnomjernom magnetizacijom. U nemagnetiziranom bloku, domene su orijentirane nasumično, a neto vanjski tok je blizu nule. Kada se primijeni vanjsko polje, povoljno orijentirane domene rastu nauštrb svojih susjeda, a zidovi između domena pomiču se kroz kristalnu rešetku. Neki od ovih pomaka su reverzibilni; uklonite polje i zidovi se vraćaju. Na višim razinama polja, stijenke domene nadilaze mjesta pričvršćivanja kao što su granice zrna, čestice druge faze i defekti rešetke, a magnetizacija nepovratno rotira u nove orijentacije. Kada se polje ukloni, ove domene ostaju u svojoj novoj konfiguraciji, zbog čega krivulja demagnetizacije ne prati krivulju magnetizacije.
Snaga ireverzibilnosti je određena magnetokristalnom anizotropijom. U sinteriranom NdFeB, faza Nd2Fe14B ima jaku jednoosnu anizotropiju koja prisiljava magnetizaciju da se poravna s laganom osi. Ako se primijeni obrnuto polje, magnetizacija se opire rotaciji sve dok polje ne nadvlada energiju anizotropije, a zatim se cijela zrna naglo okrenu. Ova nagla rotacija je izvor i velike koercitivnosti i pravokutnosti petlje. Što je struktura zrna finija i jednoličnija, to se zrna naglo mijenjaju, a krivulja drugog kvadranta izgleda kvadratnija.
Moderni proizvođači magneta kontroliraju koercitivnost na tri razine: sastav, mikrostruktura i inženjering granica zrna. Dodavanje teških elemenata rijetke zemlje kao što su disprozij ili terbij povećava polje anizotropije i stoga Hcj, ali također smanjuje Br. Finija, jednolika veličina zrna povećava koercitivnost dodavanjem više granica zrna koje djeluju kao mjesta pričvršćivanja. Najvažniji proces je difuzija na granicama zrna (GBD), gdje se tanak sloj teških elemenata rijetke zemlje raspršuje duž granica zrna kako bi se magnetski odvojila susjedna zrna. Ovo proizvođaču omogućuje značajno povećanje Hcj, a da gubitak Br bude mali, što je upravo ono što zahtijevaju visokotemperaturni motori.
Rezultat ovih procesa pojavljuje se na podatkovnoj tablici kao kvadrat petlje, obično izražen kao Hk/Hcj, gdje je Hk polje na 90 posto Br na krivulji demagnetizacije. Visok omjer pravokutnosti, obično iznad 0,90, znači da se sva zrna obrću na gotovo istom polju. Nizak omjer znači postupno širenje sklopnih polja, što proizvodi savijenu petlju i veći rizik od djelomičnog demagnetiziranja pod prijelaznim opterećenjima. Za servo motore i zglobne pogone robota, gdje linearnost okretnog momenta ovisi o stabilnom toku, pravokutnost je jednako važna kao i vršna koercitivnost.
Ključni zaključak: Oblik petlje je vidljivi otisak mikrostrukture magneta; kvadratna petlja je inženjersko postignuće, a ne slučajnost.
Radna točka magneta unutar motora određena je koeficijentom propusnosti, Pc, koji je nagib linije opterećenja nacrtane na B-H dijagramu. Pc je definiran kao B podijeljeno s u0 puta H, a uglavnom je postavljen omjerom duljine i površine magneta i otporom okolnog magnetskog kruga. Magnet se nalazi na sjecištu ove linije opterećenja i krivulje demagnetizacije drugog kvadranta. Pod opterećenjem, reakcija armature primjenjuje vanjsko demagnetizirajuće polje, a radna točka se pomiče niz petlju. Ako skok struje ili povišena temperatura rotora gurne radnu točku iza koljena krivulje, magnet trpi nepovratan gubitak toka i nikad se u potpunosti ne oporavi.
Zbog toga inženjer motora ne bira ocjenu magneta samo prema Br i (BH)max. Proces odabira vođen je najgorem slučaju kombinacijom temperature, vršne fazne struje, zahtjeva za slabljenjem protoka i geometrije rotora. Donja tablica sažima glavne probleme petlje histereze za tipične motoričke kategorije i obitelji razreda koje se njima bave.
| Motorna primjena | Glavni problem petlje histereze | Tipičan izbor razreda |
|---|---|---|
| EV vučni motor | Ireverzibilna demagnetizacija pod vršnom faznom strujom na 150-180 °C | UH, EH (Hcj veći ili jednak 2000 kA/m) |
| Industrijski servo motor | Četvrtasti drugi kvadrant za linearnu kontrolu zakretnog momenta i niske valovitosti zakretnog momenta | SH, UH |
| Kompresor PMSM | Visoka temperatura rotora u stabilnom stanju zbog topline namota i plina | H, SH |
| BLDC motor ventilatora | Troškovno osjetljiv; koercitivnost i dalje mora premašiti polje demagnetiziranja na 100 °C | N, M, H |
Neodimijski lučni i segmentni magneti za motorne primjene Ovaj asortiman proizvoda pokriva lučne i segmentne neodimijske magnete koji se koriste u DC, BLDC, servo i vučnim motorima. Okolna rasprava naglašava kako geometrija rotora i radna točka utječu na odabir petlje, čineći ove oblikovane magnete izravno relevantnima za odluke o dizajnu motora. Pogledajte proizvod → Arhitektura rotora također mijenja način na koji se koristi petlja. Kod površinski montiranih motora s permanentnim magnetom (SPM), magnet se nalazi izravno u zračnom rasporu, što smanjuje koeficijent propusnosti i stavlja radnu točku bliže koljenu. U motorima s unutarnjim permanentnim magnetom (IPM), magnet je ukopan unutar lamela rotora, što povećava Pc i stabilizira radnu točku, ali također izlaže magnet jačim demagnetizirajućim poljima tijekom slabljenja toka. Ova dva pristupa zahtijevaju različite strategije petlje, kao što je prikazano u nastavku.
Površinski (SPM)Magnet izložen otpornosti punog zračnog raspora, tako da je Pc nizak, a radna točka nalazi se visoko na krivulji demagnetizacije. Četvrtasta petlja s visokim Hcj neophodna je za preživljavanje trenutnih prijelaza. Lučni magneti su standardni oblik, a smjer magnetizacije mora biti radijalan ili paralelan, ovisno o broju polova. | Unutarnji (IPM)Magnet ukopan u slojeve ima viši Pc i stabilniju radnu točku. Međutim, struje slabljenja toka velikom brzinom stvaraju snažna suprotna polja duž magnetske osi. To zahtijeva UH ili EH stupnjeve i pažljivu kontrolu položaja koljena pri maksimalnoj temperaturi pretvarača. |
Pravokutnost petlje također utječe na valovitost zakretnog momenta i harmonike povratnog EMF-a. Magnet s postupnim, kosim prijelazom u blizini koljena će proizvesti blago iskrivljeni valni oblik toka zračnog raspora, koji se pretvara u dodatni harmonijski sadržaj u povratnom EMF-u motora i veći zakretni moment. U visokopreciznim servo primjenama, ovo se izobličenje pokazuje kao valovitost brzine koju kontroler mora stalno ispravljati, trošeći energiju i ubrzavajući trošenje ležaja. Proizvođač koji kontrolira pravokutnost petlje svake serije može održati niske harmonike bez dodatnih troškova za proizvođača motora.
Kada je dizajn motora finaliziran, inženjer bi trebao zatražiti stvarne krivulje demagnetizacije od dobavljača magneta i simulirati radnu točku pri najgorem mogućem trenutnom kutu i temperaturi. Proizvođač koji dokumentira ovu razinu detalja obično objavljuje svoju politiku mjerenja i tolerancije u tehnički podatkovni centar s permanentnim magnetom , zajedno s tijek procesa, mogućnosti premazivanja i ograničenja tolerancije veličine.
Ključni zaključak: Petlja histereze je granični uvjet za svaki izračun performansi motora; radna točka mora cijelo vrijeme biti iznad koljena, a kvadratura petlje određuje koliko je ta radna točka uistinu stabilna.
Područje okruženo petljom histereze je energija raspršena kao toplina tijekom jednog potpunog ciklusa magnetizacije po jedinici volumena materijala. U električnim čeličnim laminatima, ovaj gubitak zbog histereze jedna je od glavnih komponenti gubitka jezgre u rotirajućim strojevima. Empirijska Steinmetzova jednadžba, Ph = eta x f x Bm^n, opisuje kako se gubitak histereze mijenja s frekvencijom f i vršnom gustoćom toka Bm. Eksponent n obično leži između 1,5 i 2,2 za uobičajene silikonske čelike, što znači da udvostručenje gustoće toka može više nego utrostručiti gubitak zbog histereze.
U motorima s permanentnim magnetima, sami magneti obično se nalaze na fiksnoj radnoj točki i ne doživljavaju kontinuirane cikluse magnetizacije, tako da je vlastiti gubitak histereze magneta mali tijekom stabilnog rada. Međutim, jezgra statora se okreće na električnoj frekvenciji, a njezino područje petlje određuje značajan dio gubitka u praznom hodu. U IPM motorima s dubokim slabljenjem toka, radna točka magneta može se primjetno pomicati s brzinom i momentom, stvarajući mala odstupanja petlje koja povećavaju ukupni gubitak. Zbog toga klase učinkovitosti motora kao što su IE4 i IE5 ovise ne samo o stupnju magneta, već io kvaliteti lamela statora i preciznosti uzorka magnetizacije.
Gubitak histereze također je važan izvan samog motora. Učvršćenja za magnetiziranje koja se koriste za magnetiziranje i kalibriranje rotora moraju prevladati petlju svakog magneta prije nego što dosegne zasićenje, tako da dizajn učvršćenja izravno ovisi o području petlje. Kod kočnica s magnetskom histerezom i limitatora zakretnog momenta, područje petlje je stvarni radni parametar: kočni moment proporcionalan je apsorbiranoj energiji po okretaju. Za većinu primjena magneta motora, međutim, prioritet nije sužavanje petlje magneta, već održavanje drugog kvadranta visokim i pravokutnim.
| Komponenta gubitka | Fizički mehanizam | Odnos prema petlji | Tipična metoda redukcije |
|---|---|---|---|
| Gubitak histereze | Pričvršćivanje zida domene i nepovratna rotacija | Proporcionalno površini petlje statičke histereze | Zrnati čelik, tanje laminacije, manja gustoća fluksa |
| Gubitak vrtložne struje | Kružne struje inducirane izmjeničnim fluksom | Vage s kvadratom frekvencije i kvadratom debljine; neovisno o području petlje | Laminirane jezgre, segmentirani magneti, čelik većeg otpora |
| Prekomjerni (anomalni) gubitak | Mikrovrtložna strujanja oko pokretnih stijenki domene | Dodaje području statične petlje i brže raste pri visokoj frekvenciji | Poboljšana obrada materijala, smanjena veličina zrna |
Ključni zaključak: Za permanentni magnet, relevantna karakteristika petlje je njegov položaj i pravokutnost, a ne njegova površina; za čeličnu jezgru oko nje, područje petlje je izravan i trajan porez na učinkovitost.
I Br i Hcj NdFeB smanjuju se s porastom temperature. Br pada otprilike linearno brzinom od oko 0,12 posto po Celzijevom stupnju za standardne stupnjeve, dok Hcj pada brže. Koljeno na krivulji intrinzične demagnetizacije pomiče se prema gore prema radnoj točki kako temperatura raste, smanjujući sigurnosnu granicu motora. U isto vrijeme, propusnost trzaja magneta može malo porasti, što znači da će povratni EMF motora pasti s temperaturom mnogo brže nego što bi to mogao pretpostaviti sam linearni koeficijent.
Vrste magneta klasificiraju se prema maksimalnoj kontinuiranoj radnoj temperaturi, od N-serije na 80 °C do EH-serije na 200 °C. Kompromis je u tome što su za povećanje Hcj potrebni teški elementi rijetke zemlje kao što su disprozij ili terbij, koji povećavaju troškove materijala i malo snižavaju Br. Donja tablica daje reprezentativne temperaturne koeficijente za praktične serije kvaliteta koje se koriste u proizvodnji motora.
| Serija ocjena | Maksimalna trajna radna temperatura | Br temperaturni koeficijent | Intrinzična prisila temperature coefficient |
|---|---|---|---|
| N | 80 °C | -0,12 %/°C | -0,60 %/°C |
| M | 100 °C | -0,12 %/°C | -0,58 %/°C |
| H | 120 °C | -0,11 %/°C | -0,55 %/°C |
| SH | 150 °C | -0,10 %/°C | -0,50 %/°C |
| UH | 180 °C | -0,10 %/°C | -0,45 %/°C |
| EH | 200 °C | -0,09 %/°C | -0,40 %/°C |
Za prstenaste magnete postavljene na osovinu rotora, toplina iz namota i ležajeva prvo napada unutarnji promjer, a to je točno mjesto gdje je polje demagnetiziranja najteže kontrolirati. Zbog toga su visokotemperaturni prstenasti magneti specificirani u razredima SH, UH i EH za zabrtvljene motore kompresora, vučne motore i druge zatvorene pogone. Projektant motora uvijek bi trebao uspoređivati krivulje demagnetizacije na stvarnoj radnoj temperaturi, a ne jednostavno ekstrapolirati vrijednosti sobne temperature koristeći koeficijente.
Visokotemperaturni neodimijski prstenasti magneti za motore i kompresore Predstavljeni su neodimijski prstenasti magneti prikladni za motore, zvučnike, generatore i senzore. Prethodni tekst naglašava toplinske učinke na unutarnji promjer i navodi stupnjeve SH, UH i EH, tako da su ove opcije prstena ključne za zatvorene pogone koji zahtijevaju dokumentirano ponašanje petlje na povišenim temperaturama. Pogledajte proizvod → Petlja histereze pri temperaturi je krivulja koja bi se trebala pojaviti na dobavljačevom ispitnom certifikatu, a ne samo krivulja sobne temperature. U praksi proizvođač mjeri krivulje demagnetizacije na nekoliko temperatura pomoću visokotemperaturnog permeametra ili vibrirajućeg magnetometra za uzorke sa stupnjem zagrijavanja. Krivulje bi trebale uključivati koljeno polje Hk, omjer kvadrata Hk/Hcj i točan položaj Br na svakoj temperaturi. Dobavljač koji može dokumentirati ponašanje petlje na 150 °C i 180 °C daje proizvođaču motora podatke potrebne za analizu najgoreg slučaja bez nagađanja.
Toplinsko starenje također treba razmatrati odvojeno od trenutne petlje. Čak i na temperaturama ispod granice stupnja, produljena izloženost može uzrokovati oksidaciju duž granica zrna, lagano smanjujući Hcj tijekom vremena. Kvaliteta premaza i čistoća proizvodnje stoga utječu na dugoročnu stabilnost petlje. Dobro dizajniran magnet s odgovarajućim premazom od nikla ili epoksida zadržat će svoj oblik petlje tijekom životnog vijeka motora, dok bi dio s lošim premazom mogao pokazati mjerljivu degradaciju nakon samo nekoliko stotina toplinskih ciklusa.
Ključni zaključak: Petlja sobne temperature je početna točka, a ne jamstvo; uvijek zahtijevajte izmjerene krivulje demagnetizacije pri najgorem slučaju radne temperature motora.
Standardni laboratorijski instrument za mjerenje petlje histereze trajnog magneta je permeametar zatvorenog kruga, koji se također naziva histerezograf. Uzorak magneta steže se u elektromagnetski jaram, Hallova sonda mjeri primijenjeno polje H, a zavojnica fluksmetra omotana oko uzorka mjeri B. Sustav prebacuje H kroz traženi raspon i crta kompletnu petlju na računalu. Budući da je magnetski krug zatvoren kroz jaram, korekcije za faktor demagnetiziranja su minimizirane, što daje najprecizniji prikaz intrinzičnog ponašanja materijala.
Za magnete koji se ne mogu stegnuti u jaram, proizvođači koriste metode otvorenog kruga. Pulsni magnetizator potpuno zasiti uzorak, a zatim Helmholtzov svitak spojen na fluksmetar bilježi ukupni magnetski moment dok se uzorak izvlači. Za male uzorke ili za istraživanje novih sastava legura, magnetometar s vibrirajućim uzorkom daje precizne podatke o momentu s razlučivošću koju instrumenti zatvorenog kruga ne mogu usporediti. Svaka metoda ima vlastitu korekciju faktora demagnetiziranja, zbog čega dva laboratorija mogu mjeriti isti magnet s neznatno različitim rezultatima; metoda mjerenja uvijek treba biti navedena na potvrdi o ispitivanju.
Potpuna podatkovna tablica treba uključivati B-H krivulju drugog kvadranta i intrinzičnu J-H krivulju na sobnoj temperaturi, iste krivulje na povišenim temperaturama i vrijednosti Br, Hcb, Hcj i (BH)max za svaku krivulju. Također treba navesti koljeno polje Hk, omjer pravokutnosti Hk/Hcj i propusnost trzaja. Ovo je razina dokumentacije koja dizajneru motora omogućuje pouzdano izvođenje analize konačnih elemenata, jer je simulacija pouzdana koliko i ulazni podaci o demagnetizaciji. Proizvođač koji kontrolira te podatke kroz svoj tijek procesa i sustav tolerancije veličine daleko je pouzdaniji partner od onog koji ispisuje samo generičku tablicu ocjena.
Isti podaci petlje također upravljaju uzorcima magnetizacije. Prstenasti magnet može se magnetizirati aksijalno, dijametralno, radijalno ili kao višepolni uzorak, a uređaj za magnetiziranje mora proizvesti dovoljno jako polje da dovede svaki dio magneta u zasićenje duž željenog smjera. Dizajn učvršćenja stoga je izravna primjena znanja o petlji: ako je polje magnetiziranja preslabo, magnet neće dosegnuti točku zasićenja na petlji, a konačna distribucija toka bit će neravnomjerna.
Tok usmjeren duž osi cilindra; koristi se za prstenove kodera, magnetske spojke i male generatore aksijalnog fluksa.
Tok po promjeru; tipično za dvopolne BLDC ventilatore, senzore brzine i kompaktne motore pumpi.
Tok usmjeren prema van ili prema unutra od osi; standard za višepolne rotorske prstenove u servo i vučnim motorima.
Četiri, osam ili više izmjeničnih polova na jednom prstenu; smanjuje troškove montaže i harmonijski sadržaj.
Možete ispitati tijek procesa, opcije premaza i granice tolerancije dimenzija u tehničkom podatkovnom centru s permanentnim magnetima da vidite kako proizvođač prevodi podatke petlje u proizvodne specifikacije.
Ključni zaključak: Inzistirajte na izmjerenim, temperaturno označenim podacima petlje; samo ime razreda rijetko vam govori kako će se magnet ponašati u vašem specifičnom magnetskom krugu.
Kada projekt prijeđe s dizajna na kupnju, petlja histereze postaje komercijalni dokument. Pouzdan proizvođač NdFeB magneta podijelit će krivulje demagnetizacije izmjerene iz stvarne proizvodne serije, a ne generičku krivulju kopiranu iz priručnika o materijalima. Inženjeri nabave trebali bi tretirati petlju kao dio dolaznog inspekcijskog plana i trebali bi provjeriti najmanje sljedećih pet stavki kod svakog dobavljača kandidata.
Kupnja od proizvođača, a ne od veletrgovca ima izravan učinak na kvalitetu petlje. Proizvođač kontrolira legiranje, sinteriranje, difuziju granica zrna, orijentaciju magnetizacije i završno ispitivanje; trgovac može proslijediti samo papirologiju. Za visokotemperaturne motorne magnete, sljedivost do proizvodne serije je neophodna, jer se parametri petlje suptilno pomiču kada se profil sinteriranja pomiče. Dobavljač koji može prikazati stvarno izvješće o ispitivanju za isporučenu seriju, uključujući izmjereni Hcj i pravokutnost na navedenoj temperaturi, vrijedi više od onoga koji navodi nižu cijenu, ali ne može pratiti podatke petlje do serije.
Prilagođene geometrije zahtijevaju posebnu pozornost na liniju opterećenja. Odsijecanje materijala za oblikovanje skošenja, rupa ili složenih profila mijenja koeficijent propusnosti i stoga pomiče radnu točku na petlji. Magnet koji je bio savršeno siguran kao čvrsti blok može postati osjetljiv na nepovratnu demagnetizaciju nakon dodavanja utora ili uklanjanja kuta. Dobavljač koji može pružiti i podatke o petlji i prilagođene usluge oblikovanja je pravi dobavljač magneta motora, jer procjenjuje konačnu geometriju u odnosu na stvarnu krivulju demagnetizacije umjesto da se oslanja na pretpostavke iz priručnika.
Neodimijski magneti prilagođeni za posebne geometrije motora Ova zbirka uključuje klin, blok s rupom, šuplji cilindar, stepenastu kocku i druge nepravilne NdFeB oblike. Okolni paragrafi naglašavaju kako prilagođene značajke mijenjaju liniju opterećenja i koeficijent propusnosti, čineći ove geometrije važnima za procjenu rizika demagnetizacije u nestandardnim dizajnima motora. Pogledajte proizvod → Veleprodajni kupci i proizvođači motora trebali bi zapamtiti da najkvalitetniji magnet nije nužno onaj s najvećim (BH)max. To je onaj čija petlja ostaje kvadratna u cijelom radnom rasponu, čija je varijacija od serije do serije mala i čiji dobavljač može dokumentirati svako mjerenje. Ta kombinacija podataka i kontrole je ono što pretvara robnu komponentu u pouzdan motorni magnet velike količine.
Ključni zaključak: Najjača strategija nabave kombinira visok omjer pravokutnosti pri temperaturi, potpunu sljedivost serije i izravnu podršku proizvođača za prilagođenu geometriju i uzorke magnetizacije.
Što je petlja histereze jednostavnim riječima?Petlja histereze je zatvorena krivulja koja pokazuje kako magnetski materijal reagira na cikličko magnetsko polje. Budući da materijal pamti svoju magnetsku povijest, krivulja na putu prema gore ne prati krivulju na putu prema dolje. Razmak između dva puta je histereza, a puni ciklus tvori petlju čije područje predstavlja energiju izgubljenu kao toplina. |
Zašto trajni magneti koriste samo drugi kvadrant petlje?Trajni magnet djeluje u području demagnetiziranja gdje je H negativan, a B još uvijek pozitivan, što je točno drugi kvadrant B-H petlje. Krivulja drugog kvadranta, koja se naziva i krivulja demagnetizacije, određuje koliki fluks magnet daje u magnetskom krugu i koliko se snažno opire demagnetizaciji vanjskim poljem. Prvi kvadrant opisuje proces magnetizacije i ne koristi se tijekom ravnomjernog rada motora. |
Koja je razlika između Hcb i Hcj na podatkovnoj tablici NdFeB?Hcb je reverzno polje potrebno za smanjenje gustoće magnetskog toka B na nulu. Hcj je reverzno polje potrebno za smanjenje intrinzične polarizacije J na nulu, što predstavlja potpuno uništenje magnetskog uređenja materijala. Hcj je uvijek veći od Hcb, i to je značajniji sigurnosni parametar za dizajn motora jer jednom kada J dosegne nulu, magnet se više ne može vratiti bez pune remagnetizacije. |
Kako temperatura utječe na petlju histereze NdFeB magneta?I remanencija i intrinzična koercitivnost smanjuju se s porastom temperature. Br pada otprilike linearno brzinom od 0,09 do 0,12 posto po stupnju Celzijusa, ovisno o stupnju, dok Hcj pada višom brzinom. Koljeno krivulje demagnetizacije pomiče se prema radnoj točki, zbog čega su visokotemperaturni stupnjevi s povećanim sadržajem teških rijetkih zemalja specificirani za motore koji rade iznad 120 °C. |
Može li se djelomično demagnetizirani magnet motora ponovno magnetizirati?Da, primjenom magnetizirajućeg polja dovoljno jakog da vrati materijal u zasićenje. Međutim, u praksi je ponovno magnetiziranje unutar sklopljenog motora teško jer polje magnetiziranja mora nadvladati zračni raspor i okolnu čeličnu putanju. Sprječavanje ireverzibilne demagnetizacije ispravnim odabirom stupnja i analizom radne točke ostaje najpouzdaniji pristup za proizvođače motora. |
Što trebam pitati proizvođača magneta o petlji histereze prije naručivanja?Zatražite izmjerene krivulje demagnetizacije na 20, 60, 100, 120, 150, 180 i 200 °C gdje je relevantno, zajedno s Hcj, Hk i vrijednostima pravokutnosti za svaku krivulju. Pitajte koja je metoda ispitivanja korištena, je li uzorak potjecao iz iste proizvodne serije koja će biti isporučena i kako se kontrolira varijacija od serije do serije. Proizvođač koji može odgovoriti na ova pitanja podacima je jači partner od onog koji navodi samo naziv razreda. |
Ključni zaključak: Pitanja koja postavljate o petlji histereze izravno otkrivaju inženjersku disciplinu dobavljača magneta.
Petlja histereze nije vježba u učionici; to je radni ugovor između trajnog magneta i magnetskog kruga oko njega. Svako valovitost zakretnog momenta, ograničenje temperature, gubitak energije i rizik od demagnetizacije u motoru mogu se pratiti unatrag do oblika te petlje i kako se pomiče s temperaturom. Inženjer motora koji ispravno očitava petlju izbjegava najskuplji kvar u strojevima s permanentnim magnetima: nepovratni gubitak toka nakon prvog događaja preopterećenja.
Prije dovršetka vaše sljedeće narudžbe magneta za motor, usporedite podatke o petlji najmanje dva proizvođača na temperaturi koju će vaš motor stvarno vidjeti. Potražite kvadratni drugi kvadrant, visok omjer Hk/Hcj, dosljedne vrijednosti od serije do serije i dobavljača koji je spreman objasniti svoj postupak mjerenja. Tako dizajnerski tim odvaja pouzdan izvor magneta od preprodavača kataloga.
Za najnovije smjernice o primjeni magneta, proizvodnoj tehnologiji i trendovima materijala, pratite naše vijesti iz industrije magneta . A kada vaš projekt zahtijeva izmjerene podatke o histerezi na povišenim temperaturama, obratite se proizvođaču magneta NdFeB kao što je Ningbo Tujin Magnetic Industry Co., Ltd. kako biste razgovarali o radnoj točki, izboru stupnja i zahtjevima prilagođene geometrije.
Ključni zaključak: Očitajte petlju, na temperaturi, iz stvarne proizvodne serije; naziv razreda magneta samo je početak priče.
Copyright ? Ningbo Tujin Magnetic Industry Co., Ltd. All Rights Reserved. Prilagođena tvornica rijetkih magneta
