كيفية قراءة منحنى إزالة المغناطيسية B-H للمغناطيس الدائم

تتتبع حلقة التباطؤ الحالة المغناطيسية للمادة مع زيادة المجال المغناطيسي الخارجي وتقليله وعكسه:

الربع الأول (المغنطة الأولية): يزداد B بسرعة من الصفر مع زيادة مجال المغنطة (H). عند التشبع، يصل B إلى Br (البقاء).

الربع الثاني (منحنى إزالة المغناطيسية): يتم تقليل H إلى الصفر (B يهبط إلى Br)، ثم يتم عكسه (H سالب). المسار في هذا الربع هو منحنى إزالة المغناطيسية-وهو المكان الذي يعمل فيه المغناطيس عند وضعه في الدائرة.

الربع الثالث: يستمر H بالسالب حتى يصل B إلى الصفر (Hcb، القسر)، ثم يستمر في التشبع السلبي.

الربع الرابع: يعود H إلى الموجب، ليكمل الحلقة.

بالنسبة لتصميم المغناطيس الدائم، فإننا نركز حصريًا على الربع الثاني (منحنى إزالة المغناطيسية). يُظهر المنحنى B مقابل . -H (مجال إزالة المغناطيسية).

هناك منحنيان على الرسم البياني لإزالة المغناطيسية:

منحنى عادي (منحنى B-H): B (كثافة التدفق الإجمالية) مقابل H. هذا هو المنحنى الذي تستخدمه لحساب تدفق فجوة الهواء وكثافة التدفق في الدائرة المغناطيسية. ويشمل مساهمة مجال المغناطيس الخاص. يتم استخدام المنحنى الطبيعي لإيجاد نقطة التشغيل (Bop و Hop) مع خط الحمل.

المنحنى الجوهري (منحنى J-H أو M-H): J (المغنطة، أو B - μ0H) مقابل H. يمثل هذا المنحنى العزم المغناطيسي الفعلي للمادة، باستثناء مجال إزالة المغنطة. يحدد المنحنى الجوهري مقاومة إزالة المغناطيسية: تقع نقطة الركبة على المنحنى الجوهري.

سبب أهمية كليهما: قد يظل المغناطيس الذي يحتوي على نسبة B عالية ومنحنى طبيعي مرتفع عرضة لإزالة المغناطيسية إذا كان المنحنى الداخلي يعاني من ركبة مبكرة. بالنسبة للمغناطيس الحركي (الذي يواجه مجالات عكسية)، يكون المنحنى الداخلي أكثر أهمية من المنحنى الطبيعي.

نقطة الركبة هي المكان الذي يبدأ فيه منحنى إزالة المغناطيسية في "السقوط" بشكل حاد. أسفل الركبة، ينخفض ​​تدفق المغناطيس بسرعة مع زيادة طفيفة في مجال إزالة المغناطيسية، ولا يمكن عكس عملية إزالة المغناطيسية-حتى إذا تمت إزالة المجال العكسي، فإن المغناطيس لا يتعافى بالكامل.

على المنحنى الجوهري، الركبة هي المكان الذي يبدأ فيه المنحنى في الانخفاض بشكل حاد. غالبًا ما تسمى قيمة H عند الركبة "الإكراه الجوهري" (Hcj) من الناحية العملية (على الرغم من أن Hcj هو المجال الذي يوجد فيه J=0، وليس الركبة نفسها). بالنسبة للمغناطيس عالي الجودة-، تكون الركبة قريبة من Hcj. بالنسبة للمغناطيسات ذات الدرجة المنخفضة-، تحدث الركبة قبل فترة طويلة من Hcj.

من أجل التشغيل الآمن، يجب أن تظل نقطة تشغيل المغناطيس دائمًا أعلى من ركبة المنحنى الداخلي. إذا قام مجال إزالة المغناطيسية بدفع المغناطيس إلى أسفل الركبة، فقد تحدث خسائر لا رجعة فيها بنسبة 10-50%.

قيم الركبة النموذجية:

N35: الركبة عند H ≈ 10 kOe (منحنى جوهري)؛ يبقى المنحنى الطبيعي خطيًا.

N52: الركبة عند H ≈ 6-7 kOe (منحنى جوهري) - زيادة خطر إزالة المغناطيسية.

SmCo 2:17: المنحنى الجوهري ليس له ركبة حتى H=0 - خطي تمامًا، آمن في أي مجال عكسي.

يصف معامل النفاذية (ويسمى أيضًا منحدر خط الحمل) كيف تؤثر الدائرة المغناطيسية للمغناطيس (بما في ذلك فجوات الهواء والحديد الخلفي والمواد المحيطة) على نقطة التشغيل. يتم تعريفه على النحو التالي:

معامل النفاذية، Pc=B / H (في الربع الثاني، بوحدات كثافة التدفق مقسومة على شدة المجال).

High Pc (خط تحميل حاد، على سبيل المثال، Pc > 10): يعمل المغناطيس بكثافة تدفق عالية (بالقرب من Br) ومجال إزالة مغناطيسية منخفض. يحدث هذا في دوائر مغلقة ذات حديد خلفي جيد وفجوات هوائية صغيرة. آمن، لكنه يستخدم إمكانات المغناطيس الكاملة.

Pc منخفض (خط تحميل مسطح، على سبيل المثال، Pc < 1): يعمل المغناطيس بكثافة تدفق أقل ومجال إزالة مغناطيسية أعلى. يحدث هذا مع وجود فجوات هوائية كبيرة أو عدم وجود حديد خلفي. خطر إزالة المغناطيسية.

لاستخدام خط التحميل:

احسب معامل النفاذية من هندسة الدائرة المغناطيسية (باستخدام FEA أو الصيغ التحليلية).

ارسم خطًا من نقطة الأصل على الرسم البياني B-H مع الميل Pc.

تقاطع خط الحمل مع منحنى إزالة المغناطيسية هو نقطة التشغيل (Bop، Hop).

تأكد من أن هذه النقطة فوق الركبة على المنحنى الداخلي. إذا لم يكن الأمر كذلك، فسيتم إزالة المغناطيسية من المغناطيس. قم بزيادة سمك المغناطيس، أو تقليل فجوة الهواء، أو اختر درجة -Hcj أعلى.

مثال: مغناطيس محرك N42SH (Hcj=20 kOe) مع خط تحميل Pc=2. نقطة التشغيل عند H≈7 kOe، B≈14 kGs. الركبة عند H≈10 kOe. نقطة التشغيل فوق الركبة-آمنة. إذا انخفض Pc إلى 1 (فجوة هوائية كبيرة)، تنتقل نقطة التشغيل إلى H≈12 kOe-تحت الركبة-غير آمن. استخدم N42UH (Hcj=25 kOe) بدلاً من ذلك.

بالنسبة لمصنعي المحركات وأجهزة الاستشعار، نقدم محاكاة FEA وتحليل خط الحمل. نوصي بالدرجة والشكل الهندسي الأمثل لضمان بقاء نقطة التشغيل فوق الركبة في جميع درجات حرارة التشغيل (بما في ذلك الحقول العكسية للحالة الأسوأ{{1}).

لمزيد من المعلومات حول منحنيات إزالة المغناطيسية وتحليل خط الحمل، يرجى زيارة الصفحة الرئيسية لتحليل العناصر المحدودة والمدونة التقنية على موقعنا الإلكتروني.

لطلب تحليل إزالة المغناطيسية لتصميم المغناطيس الخاص بك-بما في ذلك اختيار الدرجة وحساب خط الحمل-أرسل إلينا هندسة الدائرة المغناطيسية ودرجة حرارة التشغيل. يقدم فريقنا الهندسي تقريرًا كاملاً عن مخاطر إزالة المغناطيسية.

س: ما هو الفرق بين Hcb و Hcj؟
ج: Hcb (الإكراه) هو المجال العكسي المطلوب لتقليل B إلى الصفر (على المنحنى الطبيعي). Hcj (القسر الجوهري) هو المجال العكسي المطلوب لتقليل J (المغنطة) إلى الصفر (على المنحنى الجوهري). Hcj دائمًا أعلى من Hcb. Hcj هو المؤشر الأفضل لمقاومة إزالة المغناطيسية.

س: كيف ترتبط درجة الحرارة ومنحنى إزالة المغناطيسية؟
ج: مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض ​​كل من Br وHcj. تتحرك الركبة إلى الأسفل على المحور H-ويهبط المنحنى الداخلي. بالنسبة للتشغيل في درجة حرارة عالية-، حدد درجة ذات درجة حرارة كافية عند درجة حرارة التشغيل. نحن نقدم منحنيات إزالة المغناطيسية المصححة لدرجة الحرارة - لكل درجة.

س: هل يمكنني إزالة مغناطيس المغناطيس عن طريق العمل تحت الركبة بكمية صغيرة فقط؟
ج: نعم. حتى رحلة قصيرة تحت الركبة تسبب خسارة لا رجعة فيها. تتناسب الخسارة مع المنطقة الموجودة أسفل الركبة. بالنسبة إلى تطبيقات السلامة-المهمة (الطيران والسيارات)، فإننا نصمم بهامش 20% فوق الركبة في أسوأ-درجة الحرارة والحمل.