磁铁设计考虑

永磁体设计的基本问题围绕估计磁电路中磁通量的分布,其中可能包括永磁体、空气间隙、高渗透传导元件和电流。磁场的精确解决方案需要对许多因素进行复杂的分析,尽管基于某些简化假设可以找到大致的解决方案。获得最佳磁铁设计通常涉及经验和权衡。

有限元素分析

有限元素分析

有限元素分析 (FEA) 建模程序用于分析磁性问题,以便得出更精确的解决方案,然后根据磁体结构的原型对这些解决方案进行测试和微调。使用 FEA 模型可以计算通量密度、扭矩和力。结果可以以各种形式输出,包括矢量磁电位图、通量密度图和通量路径图。我们在姊妹公司设计和工程团队,集成磁性在多种类型的磁性设计方面拥有丰富的经验,能够协助 FEA 模型的设计和执行。

B-H 曲线

磁铁设计的基础是 B-H 曲线或滞后回路,该循环是每个磁体材料的特征。此曲线描述了磁体在闭路中的循环,因为它被带到饱和、去磁化、饱和的方向,然后在外部磁场的影响下再次去磁化。

B-H曲线的第二个象限,通常称为"电磁曲线",描述了在实践中使用永磁体的条件。如果空气间隙尺寸固定,并且任何相邻的磁场保持恒定,则永磁体将有一个独特的静态操作点。否则,操作点将移动到消磁曲线上,在设备设计中必须考虑其方式。

B-H 曲线的三个最重要的特征是它与 B 轴和 H 轴相交的点(在 B 点)r- 残余感应 - 和 Hc- 胁迫力 - 分别),以及 B 和 H 产品处于最大值的点 (BH)麦克斯- 最大能量产品)。Br表示磁铁在闭路条件下能够产生的最大通量。在实际有用的操作中,永磁体只能接近这一点。Hc表示 B 和 H 的产品以及磁场进入磁铁周围空气间隙的能量密度达到最大值的点。此产品越高,磁体的体积就越小。设计还应考虑 B-H 曲线随温度变化而变化。这一效果在题为"永磁稳定性"的章节中进行了更仔细的审查。 (上)

绘制 B-H 曲线时,通过测量磁铁(φ)中的总通量,然后将其除以磁极区域 (A) 以获得通量密度(B+φ/A)来获得 B 值。总通量由磁场 (H) 在磁体中产生的通量以及磁体材料由于磁场方向而产生更多通量的内在能力组成。因此,磁体的通量密度由两个组件组成,一个等于应用H,另一个由铁磁材料产生通量的内在能力产生。内在通量密度被赋予符号 B1.其中总通量 B = H = B1或 B1• B-H

在正常操作条件下,不存在外部磁场,磁体在第二象限中工作,H 具有负值。虽然严格来说是负数,但 H 通常被称为正数,因此,在正常情况下,B = B = H。可以绘制一个内在的以及一个正常的B-H曲线。内在曲线穿过 H 轴的点是内在强制力,并赋予符号 Hc1. 高 Hc1值是磁体材料固有稳定性的指标。正常曲线可以从内在曲线中派生,反之亦然。实际上,如果磁铁以静态方式运行,不存在外部字段,则正常曲线就足以用于设计目的。当存在外部字段时,使用正常和内在曲线来确定材料内在特性的变化。