FEM simulaties & magneetberekeningen

Door middel van FEM-simulaties (Eindige Elementen Methode) ontwerpen onze engineers magneetassemblies, zowel in 2D als in 3D. Het vroegtijdig toepassen van simulaties en berekeningen voorkomt ontwerpfouten, maakt uw product goedkoper, én geeft u direct inzicht in de werking van uw prototype of eindproduct.

De voordelen van FEM simulaties voor u:

• versnelt uw time-to-market;
• voorkomt ontwerpfouten;
• snel inzicht in de werking van een prototype, magneet of assembly;
• een geoptimaliseerd, prijsgunstig -product;
• verlaagde kans op productiefouten;
• bespaart tijd en geld.

Optimaliseren van magnetische prestaties met FEM
Magneetmateriaal zoals neodymium is kostbaar. Dit maakt het extra belangrijk om dit materiaal optimaal te benutten. FEM simulaties plus onze ervaring en kennis van magnetisme, zorgen ervoor dat we nauwkeurig kunnen voorspellen hoe de magneet zich zal gedragen qua:

• diepte van het magnetisch veld;
• effect op een nabije sensor en de bijbehorende schakelwerking;
• pieken en dalen van het magnetisch veld over een oppervlak;
• maximale kracht van de magneet op een ander ferromagnetisch object;
• aanwezig 'restmagnetisme' bij in- en uitstand van schakelbare magneten;
• scheiding van deeltjes uit een productstroom van bijvoorbeeld poeder- of vloeistof.

Meer weten? Bekijk onze Whitepapers.

Goudsmit helpt u met het berekenen van de juiste magneetkwaliteit voor uw toepassing. Magneten kunnen over tijd hun magnetische aantrekkingskracht verliezen. Dit heeft een variëteit aan oorzaken. Denk aan temperatuurschommelingen of tegenwerkende magneetvelden die druk uitoefenen. Om te voorkomen dat uw magneetassemblies hun kracht verliezen of ongewenst gedemagnetiseerd raken, voeren onze experts magneetkwaliteitsbepalingen uit.
 

Kwaliteitswaardering van N35 tot N52UH en verder

De verschillende magnetische materialen hebben ieder hun eigen kwaliteitswaardering. Onze experts helpen u bij kwaliteitsbepaling van uw magnetisch materiaal. Dit wordt uitgedrukt in kwaliteitsnamen die de hoogte van het maximale energieproduct aangeven. Dit is vaak in de eenheid MGOe (Mega Gauss Oersted). Het maximale energieproduct is een maat voor de sterkte van de magneet. Voor neodymium magneten uit zich dat in Nxx waarderingen. Hoe hoger de N waarde, bijvoorbeeld: N52, des te hoger is het maximale energieproduct en des te sterker is de magneet.
 

Wat bepaalt het maximale energieproduct?

We bepalen de optimale kwaliteit van uw magneet, en daarmee het maximale energieproduct, door het effect van de gekozen magneetkwaliteit op uw toepassing door te rekenen. Hierbij vergelijken we de magnetische eigenschappen van het gekozen magneetmateriaal, zoals de demagnetisatie-curve, in de rekensoftware. We houden ook rekening met de temperatuur, omdat deze de magneeteigenschappen aanzienlijk kan veranderen. Zo is bij normale temperaturen neodymium het sterkste materiaal maar is bij hogere temperaturen vaak samarium kobalt de sterkste magneet.

Welke magnetische materialen zijn er?

We onderscheiden verschillende typen magneetmaterialen, met elk een eigen waardering (grade) en dus Max. energieproduct:

Magneetmateriaal  -  Max. energieproduct

• Neodymium  -  35-52 MGoe
• Samarium kobalt  -  20-32 MGoe 
• Ferriet  -  1-5 MGoe
• Alnico  -  5-9 MGoe

Onze engineers helpen u met het exact bepalen van de houdkracht. Zo komt u bij het testen van prototypes niet voor verrassingen te staan.
 

Wat is magnetische houdkracht?
Magnetische houdkracht is de kracht die nodig is om een magneet los te maken van een andere magneet of stalen plaat. Een andere definitie is: het maximale gewicht dat loodrecht aan een magneet kan worden gehangen, omgezet van kilogram naar Newton. Verschillende factoren beïnvloeden deze kracht, bijvoorbeeld:

• magnetisch materiaal
• volume van het voorwerp - bijvoorbeeld de dikte van een stalen plaat
• temperatuur
• de coating waarmee de magneet is afgewerkt.

Waarom berekenen we de houdkracht?
Onze experts bepalen met complexe berekeningen en simulaties van uw productontwerp exact wat de magnetische houdkracht is onder verschillende omstandigheden. Dit verzekert u van de juiste werking van uw product. Voor verschillende toepassingen, bewegingen en variabelen kan de magnetische houdkracht lager uitvallen dan verwacht, waardoor uw product niet aan de specificaties voldoet. De kracht kan ook groter uitvallen dan de gespecificeerde kracht, zodat een minder sterke of kleinere, dus prijsgunstigere magneet voor uw toepassing ook voldoende kan zijn. Dus laat u niet verrassen en vraag onze experts u te assisteren bij de magneetkeuze met simulaties.

Het kan ook zo zijn dat de houdkracht voor u niet belangrijk is, maar wel de kracht tussen de magneet en een ander voorwerp op enige afstand, aangeduid als de 'air gap'. Wij kunnen deze kracht ook voor u berekenen.

Onze engineers berekenen deze graag voor u. Ook helpen zij om te bepalen wat de beste magneet is voor de gevraagde magneetveldsterkte. Dit zorgt ervoor dat u niet onnodig veel kracht hoeft te gebruiken om uw toepassingsdoel te bereiken. Het bespaart u kosten bij het kiezen van de juiste magneetkwaliteit.

Magneetvelden & fluxdichtheid berekenen

Magneetveldsterkte wordt vaak uitgedrukt in de grootte van de magnetische fluxdichtheid. De 'e' is een vectorgrootheid met zowel een bepaalde kracht als richting en met drie componenten (in x-, y-, en z-richting). We drukken de magnetische fluxdichtheid uit in tesla of gauss. Tesla is de officiële eenheid maar gauss werd en wordt nog steeds veel gebruikt (N.B. 1 tesla = 10000 gauss).

Door gebruik te maken van industrie-leidende software, helpen onze experts u met het berekenen van magneetveld-fluxdichtheden. Dit biedt u zekerheid over de uiteindelijke werking van uw product.

Polarisatierichting valideren om veiligheid te borgen

We meten de polarisatierichting van magneten om zeker te weten dat verdeling Noord en Zuidpool voldoet aan de gestelde specificaties. Zo voorkomen we bijvoorbeeld te vroeg of te laat schakelen bij het gebruik van de magneet in combinatie met een sensor. Het vaststellen van de polarisatierichting maakt deel uit van een reeks magneetberekeningen die Goudsmit voor u kan uitvoeren.

Remanentie maat voor magnetisatie
De remanentie is een maat voor het magnetisme dat achterblijft in de magneet wanneer deze is gemagnetiseerd. Magnetisatie gebeurt door het aanleggen van een sterk extern magnetisch veld over het te magnetiseren materiaal. Dit veld zorgt ervoor dat alle interne gebiedjes met dezelfde magnetisatierichting, ook wel Weiss-gebiedjes genoemd, dezelfde kant op gaan staan.

Alleen bij een dergelijke gelijkrichting van deze gebiedjes, wat een versterkend effect heeft, verkrijgen we een voldoende sterke magneet. Als het externe veld wegvalt, evenals de gelijkrichting van de Weiss-gebiedjes, spreken we van zacht magnetisch materiaal. Als de gelijkrichting blijft, door interne wrijvingskrachten van het materiaal, dan spreken we van hard of permanent magnetisch materiaal. De remanentie is een maat voor de hoeveelheid magnetisme die dan in het materiaal blijft.

De coërciviteit is een maat voor de weerbaarheid van de magneet tegen demagnetisatie bij een in de buurt aanwezig extern magnetisch veld. Het is dus de weerstand van een materiaal tegen omkering van de magnetisatierichtingen in de Weiss-gebiedjes door een dergelijk veld.

Onze specialisten kunnen met behulp van de permagraaf exact voor u bepalen wat de remanentie (uitgedrukt in tesla) is.

Vraag ze via het contactformulier om u met simulaties, berekeningen en testen te helpen bij materiaalkeuze en bespaar kostbare tijd tijdens uw ontwikkelingsproces.