Punts de funcionament en circuits magnètics tancats vs. oberts
En un circuit magnètic tancat (per exemple, un imant intercalat entre jous d'acer), el coeficient de permeància (Pc) és alt, normalment entre 5 i 10. L'imant opera a la regió lineal de la corba de desmagnetització, lluny del genoll. El risc de desmagnetització és baix fins i tot a temperatures elevades.
En un circuit obert (per exemple, un imant sol a l'aire), el PC és baix (0,1-0,5). El punt d'operació es troba prop del genoll. Qualsevol camp contrari o augment de temperatura pot empènyer-lo a una pèrdua irreversible. Per aquest motiu, els separadors magnètics i els dispositius de retenció utilitzen peces de pols d'acer per augmentar el Pc.
En un motor d'imant permanent, els imants del rotor experimenten un PC variable segons la posició del rotor i el corrent de l'estator. A la càrrega màxima, el camp de desmagnetització de la reacció de l'armadura pot reduir la PC local per sota d'1,0, creant un risc de desmagnetització a les vores de l'imant.
Simulació de desmagnetització local a partir de camps magnètics inversos
El programari FEA (per exemple, Ansys Maxwell, JMAG, Motor-CAD) calcula el vector del camp magnètic a cada element finit de l'imant. A continuació, es compara el camp amb la corba BH a la temperatura de funcionament. Si la magnitud del camp supera la coercivitat intrínseca (Hcj) en aquest punt, l'element es considera desmagnetitzat.
Simulem tres condicions:
Càrrega nominal a temperatura ambient màxima.
Sobrecàrrega (corrent nominal 2x o 3x) durant 10 segons.
Condició de parada (velocitat del rotor zero, tensió plena aplicada).
Els mapes de sortida mostren el percentatge de desmagnetització en el volum de l'imant. Normalment, les vores i les cantonades són les més vulnerables. Llindar acceptable:<5% demagnetization after 1000 cycles; <2% for automotive or aerospace applications.
Optimització de xamfrans i ràtios de gruix mitjançant el programari FEA
Les modificacions geomètriques redueixen significativament el risc de desmagnetització. Afegir un xamfrà o un radi de 0,5-1,5 mm a les vores de l'imant redueix la concentració de camp local. La FEA permet una iteració ràpida: un enginyer pot avaluar entre 20 i 30 variacions de xamfrà en un dia, mentre que les proves físiques de cada iteració trigarien setmanes.
La relació de gruix (gruix de l'imant / longitud de l'espai d'aire) també afecta la desmagnetització. Per a un motor determinat, augmentar el gruix de l'imant de 3 mm a 4 mm augmenta el Pc d'1,2 a 1,6, reduint el risc de desmagnetització en un 40-50% a la mateixa temperatura de funcionament. Tanmateix, els imants més gruixuts augmenten la inèrcia del rotor i el cost del material. FEA optimitza la relació de gruix per a un cost mínim mentre es manté per sobre del llindar de desmagnetització.
-Verificació creuada dels resultats de la creació de prototips amb dades computacionals
Després de l'optimització FEA, produïm prototips físics (5-10 peces) i realitzem la validació de desmagnetització:
Mesureu el flux a temperatura ambient (bobina de Helmholtz o fluxmetre).
Escalfeu el conjunt a la temperatura màxima de funcionament durant 1 hora.
Aplicar un pols de camp invers o fer funcionar el motor amb sobrecàrrega.
Refredar a temperatura ambient i re{0}}mesurar el flux.
Pèrdua irreversible=(flux_after - flux_before) / flux_before × 100%. La correlació amb FEA hauria d'estar entre el 10 i el 15%. Si el desajust supera el 20%, perfeccionem la simulació (per exemple, afegint l'efecte de la variació de la propietat del material, les toleràncies de fabricació).
Per obtenir solucions magnètiques personalitzades que requereixen anàlisi de desmagnetització FEA (inclosos rotors IPM, imants de rotor de tipus radi-i acoblaments magnètics), consulteu la nostra pàgina d'assistència tècnica d'anàlisi d'elements finits al nostre lloc web. Oferim informes complets de simulació amb cada prototip.
Per sol·licitar una avaluació del risc de desmagnetització per al vostre disseny de motor existent o previst, poseu-vos en contacte amb el nostre equip d'enginyeria FEA. Envieu la vostra forma d'ona del corrent de l'estator, les dimensions del rotor, el grau d'imant i la temperatura màxima. Tornem un informe de simulació en un termini de 3-5 dies hàbils.
Preguntes freqüents
P: Quina precisió té la FEA a l'hora de predir la desmagnetització en comparació amb les proves de motor-reals?
R: Dins del ± 10% per a propietats imants homogènies. La variació prové del lot real de l'imant Hcj-a-lot (±5%) i error de mesura de la temperatura. Recomanem un marge de seguretat del 15% per sota del Hcj qualificat.
P: Es pot simular la desmagnetització per a un conjunt de matriu Halbach?
A: Sí. Les matrius Halbach tenen camins de flux complexos, però FEA els gestiona amb precisió. Som especialistes en configuracions Halbach per a motors lineals i bobines de gradient de ressonància magnètica.
P: Quin és el gruix mínim de l'imant per evitar la desmagnetització en un PMSM de 150 graus?
R: depèn de l'entrefer i del corrent de l'estator. Com a regla general per a un PMSM de-superfície amb espai d'aire d'1 mm i imants N35SH, el gruix mínim és de 3,5 mm. Per a N42SH, 4,5 mm. Executeu FEA per a la vostra geometria exacta.
