Provozní body v uzavřených vs. otevřených magnetických obvodech
V uzavřeném magnetickém obvodu (např. magnet vložený mezi ocelové třmeny) je koeficient permeance (Pc) vysoký, typicky 5-10. Magnet působí v lineární oblasti demagnetizační křivky, daleko od kolena. Riziko demagnetizace je nízké i při zvýšených teplotách.
V otevřeném okruhu (např. samotný magnet ve vzduchu) je Pc nízké (0,1-0,5). Operační bod leží blízko kolena. Jakékoli protilehlé pole nebo zvýšení teploty jej může tlačit do nevratné ztráty. Z tohoto důvodu magnetické separátory a přídržná zařízení používají ke zvýšení Pc ocelové pólové nástavce.
U motoru s permanentními magnety se rotorové magnety mění v závislosti na poloze rotoru a proudu statoru. Při špičkovém zatížení může demagnetizační pole z reakce kotvy snížit místní Pc pod 1,0, což vytváří riziko demagnetizace na okrajích magnetu.
Simulace lokální demagnetizace z reverzních magnetických polí
Software FEA (např. Ansys Maxwell, JMAG, Motor-CAD) vypočítává vektor magnetického pole na každém konečném prvku magnetu. Pole je poté porovnáno s křivkou BH při provozní teplotě. Pokud velikost pole v tomto bodě překročí vlastní koercitivitu (Hcj), je prvek považován za demagnetizovaný.
Simulujeme tři podmínky:
Jmenovité zatížení při max. okolní teplotě.
Přetížení (2x nebo 3x jmenovitý proud) po dobu 10 sekund.
Stav zablokování (nulové otáčky rotoru, plné napětí).
Výstupní mapy ukazují procento demagnetizace v celém objemu magnetu. Obvykle jsou nejzranitelnější hrany a rohy. Přijatelný limit:<5% demagnetization after 1000 cycles; <2% for automotive or aerospace applications.
Optimalizace zkosení a poměrů tloušťky pomocí softwaru FEA
Geometrické úpravy výrazně snižují riziko demagnetizace. Přidání zkosení nebo poloměru 0,5-1,5 mm na okraje magnetu snižuje místní koncentraci pole. FEA umožňuje rychlou iteraci: jeden technik může vyhodnotit 20-30 variací zkosení za den, zatímco fyzické testování každé iterace by trvalo týdny.
Poměr tloušťky (tloušťka magnetu / délka vzduchové mezery) také ovlivňuje demagnetizaci. U daného motoru se zvýšením tloušťky magnetu ze 3 mm na 4 mm zvýší Pc z 1,2 na 1,6, čímž se při stejné provozní teplotě sníží riziko demagnetizace o 40–50 %. Silnější magnety však zvyšují setrvačnost rotoru a náklady na materiál. FEA optimalizuje poměr tloušťky pro minimální náklady a přitom zůstává nad demagnetizačním prahem.
Křížové{0}}ověření výsledků prototypování pomocí výpočetních dat
Po optimalizaci FEA vyrábíme fyzické prototypy (5-10 kusů) a provádíme validaci demagnetizace:
Změřte tok při pokojové teplotě (Helmholtzova cívka nebo fluxmetr).
Zahřejte sestavu na maximální provozní teplotu po dobu 1 hodiny.
Použijte impuls zpětného pole nebo spusťte motor při přetížení.
Ochlaďte na pokojovou teplotu a znovu{0}}změřte tok.
Nevratná ztráta=(flux_after - flux_before) / flux_before × 100 %. Korelace s FEA by měla být v rozmezí 10-15 %. Pokud nesoulad přesáhne 20 %, simulaci zpřesníme (např. přidáme vliv změny materiálových vlastností, výrobní tolerance).
Vlastní magnetická řešení vyžadující analýzu demagnetizace FEA – včetně rotorů IPM, magnetů rotoru -paprskového typu a magnetických spojek – naleznete na naší stránce technické podpory Analýza konečných prvků na našem webu. Ke každému prototypu poskytujeme úplné zprávy o simulaci.
Chcete-li požádat o posouzení rizika demagnetizace pro váš stávající nebo plánovaný návrh motoru, kontaktujte náš technický tým FEA. Odešlete svou křivku proudu statoru, rozměry rotoru, stupeň magnetu a maximální teplotu. Simulační zprávu vrátíme do 3–5 pracovních dnů.
Často kladené otázky
Otázka: Jak přesná je FEA při předpovídání demagnetizace ve srovnání se skutečným-testováním motorů?
Odpověď: V rozmezí ±10 % pro homogenní vlastnosti magnetu. Odchylka pochází ze skutečné šarže magnetu Hcj-k{3}}dávce (±5 %) a chyby měření teploty. Doporučujeme bezpečnostní rozpětí 15 % pod jmenovitým Hcj.
Otázka: Můžete simulovat demagnetizaci pro sestavu pole Halbach?
A: Ano. Pole Halbach mají složité cesty toku, ale FEA je zvládá přesně. Specializujeme se na Halbach konfigurace pro lineární motory a MRI gradientní cívky.
Otázka: Jaká je minimální tloušťka magnetu, aby se zabránilo demagnetizaci při 150stupňovém PMSM?
A: Závisí na vzduchové mezeře a proudu statoru. Obecně platí, že pro povrchovou-montáž PMSM se vzduchovou mezerou 1 mm a magnety N35SH je minimální tloušťka 3,5 mm. Pro N42SH, 4,5 mm. Spusťte FEA pro vaši přesnou geometrii.
