FEM-Simulationen & Magnetberechnungen

Mithilfe von FEM-Simulationen (Finite Elements Method) entwickeln unsere Ingenieure Magnetbaugruppen sowohl in 2D als auch in 3D. Die frühzeitige Anwendung von Simulationen und Berechnungen verhindert Designfehler, verringert die Kosten Ihres Produkts und gibt Ihnen einen direkten Einblick in die Funktionsweise Ihres Prototyps oder Endprodukts.

Die Vorteile von FEM-Simulationen für Sie:

• beschleunigte Markteinführung
• verhindert Designfehler
• schnelle Einblicke in den Betrieb eines Prototypen, Magneten oder einer Baugruppe
• ein optimiertes, kostengünstiges Produkt
• geringeres Risiko von Produktionsfehlern
• Zeit- und Geldersparnisse

Mit FEM die Leistung von Magneten optimieren
Magnetmaterial wie Neodym ist wertvoll. Daher ist es besonders wichtig, dieses Material optimal zu nutzen. Dank FEM-Simulationen und unserer Erfahrung und Kenntnis des Magnetismus können wir genau vorhersagen, wie sich der Magnet in Bezug auf folgende Aspekte verhalten wird:

• die Magnetfeldtiefe
• die Auswirkung auf Sensoren in der Nähe und die damit verbundenen Schaltvorgänge
• die Spitzen und Täler des Magnetfelds auf einer Oberfläche
• die maximale Magnetkraft auf ein anderes (ferromagnetisches) Objekt
• den vorhandenen „Restmagnetismus“ bei ein- und ausgeschaltetem Magneten (bei schaltbaren Magneten),
• die Abscheidung von Teilchen aus einem Produktstrom, z. B. einem Pulver- oder Flüssigstrom

Möchten Sie mehr erfahren? Hier finden Sie unsere Whitepapers.

Goudsmit kann Ihnen bei der Berechnung der für Ihre Anwendung richtigen Magnetqualität behilflich sein. Magneten können mit der Zeit ihre magnetische Anziehungskraft verlieren. Das kann mehrere Gründe haben, etwa Temperaturschwankungen oder entgegengesetzte Magnetfelder, die Druck ausüben. Um zu verhindern, dass Ihre Magnetbaugruppen an Stärke verlieren oder unerwünscht entmagnetisiert werden, fführen unsere Experten Qualitätsbestimmungen für Magnete durch.
 

Gütegrade von N35 bis N52UH und darüber hinaus

Die verschiedenen magnetischen Materialien haben jeweils ihren eigenen Gütegrad. Unsere Experten helfen Ihnen bei der Bestimmung der Qualität Ihres magnetischen Materials. Dies wird in Qualitätsbezeichnungen ausgedrückt, die die Höhe des maximalen Energieprodukts angeben. Diese wird häufig in der Einheit MGOe (Mega Gauss Oersted) angegeben. Das maximale Energieprodukt ist ein Maß für die Stärke des Magneten. Bei Neodym-Magneten wird dies in Nxx-Werten ausgedrückt. Je höher der N-Wert, zum Beispiel N52, desto höher das maximale Energieprodukt und desto stärker der Magnet.
 

Was bestimmt das maximale Energieprodukt?

Wir bestimmen die optimale Qualität Ihres Magneten und somit das maximale Energieprodukt, indem wir die Auswirkung der gewählten Magnetqualität auf Ihre Anwendung berechnen. Wir vergleichen die magnetischen Eigenschaften des gewählten Magnetmaterials, wie etwa die Entmagnetisierungskurve, in der Berechnungssoftware. Auch die Temperatur wird berücksichtigt, da sie die Magneteigenschaften erheblich verändern kann. So ist beispielsweise Neodym bei normalen Temperaturen das stärkste Material, bei höheren Temperaturen ist jedoch oft Samariumkobalt der stärkste Magnet.

Welche magnetischen Materialien gibt es?

Wir unterscheiden verschiedene Arten magnetischer Materialien, die jeweils einen eigenen Grad haben, der das maximale Energieprodukt wiederspiegelt.

Magnetmaterial – max. Energieprodukt

• Neodym – 35–52 MGoe
• Samarium-Cobalt – 20–32 MGoe 
• Ferrit – 1–5 MGoe
• AlNiCo – 5–9 MGoe

Unsere Ingenieure können Ihnen bei der Bestimmung der exakten Haltekraft helfen. So vermeiden Sie Überraschungen beim Prüfen von Prototypen.
 

Was ist magnetische Haltekraft?
Magnetische Haltekraft ist die Kraft, die erforderlich ist, um einen Magneten von einem anderen Magneten oder einer Stahlplatte zu trennen. Eine andere Definition lautet: das Maximalgewicht, das senkrecht an einen Magnet angehängt werden kann, umgewandelt von Kilogramm in Newton. Mehrere Faktoren beeinflussen diese Kraft, beispielsweise:

• das magnetische Material
• das Volumen des Objekts – zum Beispiel die Dicke einer Stahlplatte
• die Temperatur
• die Beschichtung des Magneten

Warum berechnen wir die Haltekraft?
Unsere Experten führen komplexe Berechnungen und Simulationen Ihres Produktdesigns durch, um exakt zu bestimmen, welche magnetische Haltekraft unter verschiedenen Bedingungen vorliegt. Dadurch wird der ordnungsgemäße Betrieb Ihres Produkts sichergestellt. Bei verschiedenen Anwendungen, Bewegungen und Variablen kann die magnetische Haltekraft geringer sein als erwartet, was dazu führt, dass Ihr Produkt nicht den Spezifikationen entspricht. Die Kraft kann ebenso höher sein als die festgelegte, sodass ein weniger starker oder kleinerer und somit kostengünstigerer Magnet für Ihre Anwendung ausreichen könnte. Vermeiden Sie also Überraschungen und bitten Sie unsere Experten, Sie mithilfe von Simulationen bei der Wahl eines Magneten zu unterstützen.

Möglicherweise ist die Haftkraft für Sie nicht wichtig, dafür aber die Kraft zwischen dem Magneten und einem anderen Gegenstand in einiger Entfernung, dem so genannten Luftspalt. Auch diese Kraft können wir für Sie berechnen.

Unsere Ingenieure berechnen dies gerne für Sie. Sie helfen auch bei der Bestimmung des geeigneten Magneten für die erforderliche Magnetfeldstärke. Dadurch wird vermieden, dass Sie unnötig viel Kraft aufwenden müssen, um Ihr Anwendungsziel zu erreichen. Durch die Wahl der richtigen Magnetqualität lassen sich Kosten sparen.

Berechnung von Magnetfeldern & Flussdichte

Die Magnetfeldstärke wird oft als Größe der magnetischen Flussdichte ausgedrückt. Das „e“ ist eine Vektorgröße mit einer bestimmten Kraft und Richtung und mit drei Komponenten (in den Richtungen x, y und z). Die magnetische Flussdichte wird in Tesla oder Gauss angegeben. Die offizielle Einheit ist Tesla, aber Gauss war und ist immer noch weit verbreitet (Hinweis: 1 Tesla = 10.000 Gauss).

Mithilfe branchenführender Software können unsere Experten Ihnen helfen, die Flussdichte von Magnetfeldern zu berechnen. So haben Sie die Gewissheit bei der Inbetriebnahme Ihres Produkts.
 

Bestätigen der Polarisierungsrichtung, um Sicherheit zu gewährleisten

Wir messen die Polarisationsrichtung von Magneten, um sicherzustellen, dass die Nord- und Südpolverteilung den vorgegebenen Spezifikationen entspricht. Auf diese Weise verhindern wir beispielsweise ein zu frühes oder spätes Umschalten bei der Verwendung des Magneten in Kombination mit einem Sensor. Die Bestimmung der Polarisierungsrichtung ist Teil einer Reihe von Magnetberechnungen, die Goudsmit für Sie durchführen kann.

Remanenzmessung für die Magnetisierung
Die Remanenz ist ein Maß für den Magnetismus, der im Magneten verbleibt, wenn er magnetisiert wird. Zur Magnetisierung wird ein starkes externes Magnetfeld über dem zu magnetisierenden Material angewendet. Dieses Feld sorgt dafür, dass alle internen Bereiche mit derselben Magnetisierungsrichtung, auch Weiss-Bezirke genannt, in dieselbe Richtung zeigen.

Nur durch eine solche Gleichrichtung dieser Bezirke, die eine verstärkende Wirkung hat, erhalten wir einen ausreichend starken Magneten. Wenn zusätzlich zur Gleichrichtung der Weiss-Bezirke das externe Feld verschwindet, wird dies als weichmagnetisches Material bezeichnet. Wenn die Gleichrichtung aufgrund von internen Reibungskräften des Materials verbleibt, bezeichnen wir das als hart- oder permanentmagnetisches Material. Die Remanenz ist ein Maß für die Menge an Magnetismus, die dann im Material verbleibt.

Die Koerzivität misst den Widerstand des Magneten gegen Entmagnetisierung, wenn in der Nähe ein externes Magnetfeld vorhanden ist. Sie bezeichnet somit den Widerstand eines Materials gegen die Umkehrung der Magnetisierungsrichtungen in den Weiss-Bezirken durch ein solches Feld.

Unsere Spezialisten können den Permagraphen verwenden, um exakt zu bestimmen, welche Remanenz (in Tesla) bei Ihnen vorliegt.

Verwenden Sie das Kontaktformular, um sie um Unterstützung mit Simulationen, Berechnungen und Tests bei der Materialauswahl zu bitten und wertvolle Zeit beim Entwicklungsprozess einzusparen.