Sådan aflæses en B-H-demagnetiseringskurve for permanente magneter

Hysteresesløjfen sporer den magnetiske tilstand af et materiale, når det eksterne magnetfelt øges, formindskes og vendes:

Første kvadrant (initial magnetisering): B stiger hurtigt fra nul, når magnetiseringsfeltet (H) øges. Ved mætning når B Br (remanensen).

Anden kvadrant (afmagnetiseringskurve): H reduceres til nul (B falder til Br), og vendes derefter (negativ H). Stien i denne kvadrant er afmagnetiseringskurven-det er her magneten fungerer, når den placeres i et kredsløb.

Tredje kvadrant: H fortsætter negativt, indtil B når nul (Hcb, koerciviteten), og fortsætter derefter til negativ mætning.

Fjerde kvadrant: H går tilbage til positiv og fuldender løkken.

For permanent magnet design fokuserer vi udelukkende på den anden kvadrant (afmagnetiseringskurven). Kurven viser B vs. -H (afmagnetiseringsfelt).

Der er to kurver på afmagnetiseringsgrafen:

Normal kurve (B-H-kurve): B (total fluxtæthed) vs. H. Dette er den kurve, du bruger til at beregne luftgab-flux og fluxtæthed i det magnetiske kredsløb. Det inkluderer bidraget fra magnetens eget felt. Normalkurven bruges til at finde driftspunktet (Bop og Hop) med lastlinjen.

Iboende kurve (J-H eller M-H-kurve): J (magnetisering eller B - μ0H) vs. H. Denne kurve repræsenterer det faktiske magnetiske moment af materialet, ekskl. afmagnetiseringsfeltet. Den indre kurve bestemmer modstanden mod demagnetisering: Knæpunktet er på den indre kurve.

Hvorfor begge dele betyder noget: En magnet, der har en høj Br og en høj normalkurve, kan stadig være tilbøjelig til afmagnetisering, hvis den indre kurve har et tidligt knæ. For motormagneter (som oplever omvendte felter) er den indre kurve vigtigere end den normale kurve.

Knæpunktet er der, hvor afmagnetiseringskurven begynder at "falde af" skarpt. Under knæet falder magnetens flux hurtigt med en lille stigning i afmagnetiseringsfeltet, og afmagnetiseringen er irreversibel-selv om det omvendte felt fjernes, genvinder magneten sig ikke helt.

På den indre kurve er knæet, hvor kurven begynder at falde stejlt. H-værdien ved knæet kaldes ofte "intrinsic coercivity" (Hcj) i praktiske termer (selvom Hcj er det felt, hvor J=0 er, ikke selve knæet). For en magnet af høj-kvalitet er knæet tæt på Hcj. For magneter af lavere-kvalitet forekommer knæet et godt stykke før Hcj.

For sikker drift skal magnetens betjeningspunkt altid være over knæet af den indre kurve. Hvis afmagnetiseringsfeltet skubber magneten under knæet, kan der opstå irreversible tab på 10-50 %.

Typiske knæværdier:

N35: knæ ved H ≈ 10 kOe (intrinsisk kurve); normalkurven forbliver lineær.

N52: knæ ved H ≈ 6-7 kOe (intrinsisk kurve) - højere risiko for afmagnetisering.

SmCo 2:17: indre kurve har ingen knæ ned til H=0 - fuldstændig lineær, sikker i ethvert omvendt felt.

Permeanskoefficienten (også kaldet belastningslinjehældningen) beskriver, hvordan en magnets magnetiske kredsløb (inklusive luftgab, bagjern og omgivende materialer) påvirker driftspunktet. Det er defineret som:

Permeanskoefficient, Pc=B/H (i anden kvadrant, med enheder for fluxtæthed divideret med feltstyrke).

Høj Pc (stejl belastningslinje, f.eks. Pc > 10): Magneten arbejder ved høj fluxtæthed (nær Br) og lavt afmagnetiseringsfelt. Dette sker i lukkede kredsløb med godt bagjern og små luftspalter. Sikker, men udnytter magnetens fulde potentiale.

Lav Pc (flad belastningslinje, f.eks. Pc < 1): Magneten arbejder ved lavere fluxtæthed og højere afmagnetiseringsfelt. Dette sker med store luftspalter eller uden bagjern. Risiko for afmagnetisering.

Sådan bruger du belastningslinjen:

Beregn permeanskoefficienten ud fra din magnetiske kredsløbsgeometri (ved hjælp af FEA eller analytiske formler).

Tegn en linje fra origo på B-H-grafen med hældning Pc.

Skæringspunktet mellem lastlinjen og afmagnetiseringskurven er driftspunktet (Bop, Hop).

Tjek, at dette punkt er over knæet på den indre kurve. Hvis ikke, vil magneten afmagnetisere. Øg magnettykkelsen, reducer luftspalten, eller vælg en højere-Hcj-kvalitet.

Eksempel: En N42SH motormagnet (Hcj=20 kOe) med en belastningslinje Pc=2. Driftspunktet er ved H≈7 kOe, B≈14 kGs. Knæet er på H≈10 kOe. Operationspunktet er over knæet-sikkert. Hvis Pc falder til 1 (stor luftspalte), flyttes operationspunktet til H≈12 kOe-under knæet-usikkert. Brug N42UH (Hcj=25 kOe) i stedet.

Til motor- og sensorproducenter leverer vi FEA-simulering og belastningslinjeanalyse. Vi anbefaler den optimale grad og geometri for at sikre, at operationspunktet forbliver over knæet ved alle driftstemperaturer (inklusive værste-omvendte felter).

For mere om afmagnetiseringskurver og belastningslinjeanalyse, besøg venligst vores Finite Element Analysis og TechBlog-hjemmeside på vores hjemmeside.

Send os din magnetiske kredsløbsgeometri og driftstemperatur for at anmode om en afmagnetiseringsanalyse for dit magnetdesign-inklusive valg af kvalitet og belastningslinjeberegning-. Vores ingeniørteam leverer en komplet demagnetiseringsrisikorapport.

Q: Hvad er forskellen mellem Hcb og Hcj?
A: Hcb (koercivitet) er det omvendte felt, der kræves for at reducere B til nul (på normalkurven). Hcj (intrinsic coercivity) er det omvendte felt, der kræves for at reducere J (magnetisering) til nul (på den indre kurve). Hcj er altid højere end Hcb. Hcj er den bedre indikator for demagnetiseringsmodstand.

Q: Hvordan hænger temperatur og afmagnetiseringskurven sammen?
A: Når temperaturen stiger, falder både Br og Hcj. Knæet bevæger sig lavere på H-aksen, og den indre kurve falder. For drift med høj-temperatur skal du vælge en kvalitet med tilstrækkelig Hcj ved driftstemperaturen. Vi leverer temperatur-korrigerede afmagnetiseringskurver for hver klasse.

Q: Kan jeg afmagnetisere en magnet ved at operere under knæet med kun en lille mængde?
A: Ja. Selv en kort udflugt under knæet forårsager irreversibelt tab. Tabet er proportionalt med området under knæet. Til sikkerhedskritiske-applikationer (luftfart, bilindustrien) designer vi med en margin på 20 % over knæet ved værste-tilfælde temperatur og belastning.