Obliczenia i symulacje w zakresie magnesów

Za pomocą symulacji FEM (Metoda elementów skończonych) nasi inżynierowie projektują zespoły magnesów, zarówno w 2D, jak i w 3D. Wczesne zastosowanie symulacji i obliczeń zapobiega błędom projektowym, sprawia, że produkt jest tańszy i zapewnia bezpośredni wgląd w działanie prototypu lub produktu końcowego.

Zalety symulacji FEM:

• skraca czas wprowadzania produktów na rynek;
• zapobiega błędom projektowym;
• szybki wgląd w działanie prototypu, magnesu lub zespołu;
• zoptymalizowany i opłacalny produkt;
• mniejsze ryzyko błędów produkcyjnych;
• Oszczędza to czas i pieniądze.

Optymalizacja wydajności magnetycznej dzięki FEM
Materiał magnetyczny, taki jak neodym, jest cenny. To sprawia, że użycie tego materiału jest niezwykle ważne. Symulacje FEM oraz nasze doświadczenie i wiedza na temat magnetyzmu pozwalają nam dokładnie przewidzieć, jak będzie zachowywać się magnes w następujących aspektach:

• głębokości pola magnetycznego
• wpływ na pobliski czujnik i powiązane z nim działanie przełączające;
• maksymalnych i minimalnych wartości pola magnetycznego na określonej powierzchni
• maksymalnej siły działania magnesu na inny przedmiot ferromagnetyczny
• magnetyzmu szczątkowego występującego w przypadku włączania i wyłączania magnesów wyłączanych
• separacji cząstek ze strumienia np. proszku lub czekolady

Chcesz dowiedzieć się więcej? Zobacz nasze opracowania.

Firma Goudsmit może pomóc Ci obliczyć odpowiednią jakość magnesów dla Twojego zastosowania. Magnesy mogą z czasem stracić atrakcyjną siłę magnetyczną. Ma to różne przyczyny, takie jak wahania temperatury lub przeciwstawne pola magnetyczne, które wywierają nacisk. Aby zapobiec utracie siły lub niepożądanemu rozmagnesowaniu zespołów magnesów, nasi eksperci przeprowadzają oznaczenia jakości magnesów.
 

Ocena jakości od N35 do N52UH i powyżej

Różne materiały magnetyczne mają własną klasę jakości. Nasi eksperci pomogą Ci określić jakość Twojego materiału magnetycznego. Wyraża się to w nazwach jakości, które wskazują wysokość maksymalnego produktu energetycznego. Często znajduje się to w jednostce MGOe (Mega Gauss Oersted). Produkt wytwarzający maksymalną energię jest miarą siły magnesu. W przypadku magnesów neodymowych jest to odzwierciedlone w ocenach Nxx. Im wyższa wartość N, na przykład N52, tym wyższy maksymalny produkt energetyczny i tym silniejszy magnes.
 

Co określa maksymalny produkt energetyczny?

Określamy optymalną jakość magnesu, a tym samym maksymalną ilość produktu energetycznego, obliczając wpływ wybranej jakości magnesu na Twoje zastosowanie. W oprogramowaniu obliczeniowym porównujemy właściwości magnetyczne wybranego materiału magnetycznego, takie jak krzywa demagnetyzacji. Uwzględniamy również temperaturę, ponieważ może ona znacząco zmienić właściwości magnesu. Na przykład neodym jest najmocniejszym materiałem w normalnych temperaturach, ale samarowo-kobalt jest często najsilniejszym magnesem w wyższych temperaturach.

Jakie materiały magnetyczne są dostępne?

Rozróżniamy różne rodzaje materiałów magnetycznych, z których każdy ma własną klasę (klasę), a tym samym Maks. produkt energetyczny:

Materiał  magnetyczny –  maks. produkt energetyczny

• Neodym  -  35-52 MGoe
• Samarowo-kobaltowe  –  20–32  MGoe 
• Ferryt  -  1–5 MGoe
• Alnico  –  5–9 MGoe

Nasi inżynierowie mogą pomóc w określeniu dokładnej siły trzymania. Pozwala to uniknąć niespodzianek podczas testowania prototypów.
 

Czym jest magnetyczna siła trzymania?
Magnetyczna siła trzymania to siła potrzebna do odłączenia magnesu od innego magnesu lub płyty stalowej. Inna definicja to: maksymalna waga, którą można zawiesić prostopadle do magnesu, przekonwertowana z kilogramów na niutony. Na tę siłę wpływa kilka czynników, na przykład:

• materiał magnetyczny
• objętość obiektu – na przykład grubość płyty stalowej
• temperatura
• powłokę, za pomocą której magnes jest gotowy.

Dlaczego obliczamy siłę trzymania?
Nasi eksperci wykorzystują złożone obliczenia i symulacje projektu produktu, aby dokładnie określić, jaka jest magnetyczna siła trzymania w różnych okolicznościach. Zapewnia to prawidłowe działanie produktu. W przypadku różnych zastosowań, ruchów i zmiennych magnetyczna siła trzymania może być niższa niż oczekiwana, co spowoduje, że produkt nie będzie spełniał specyfikacji. Siła może być również większa niż określona siła, więc mniej mocny lub mniejszy magnes może być wystarczający do zastosowania. Nie daj się zaskoczyć i poproś naszych ekspertów o pomoc w wyborze magnesu do symulacji.

Może się również zdarzyć, że siła trzymania nie jest dla Ciebie ważna, ale siła między magnesem a innym obiektem w pewnej odległości, określana jako „szczelina powietrzna”, jest ważna. Możemy również obliczyć tę siłę za Ciebie.

Nasi inżynierowie chętnie obliczą to za Ciebie. Pomagają one również w określeniu najlepszego magnesu dla wymaganej siły pola magnetycznego. Dzięki temu nie musisz używać niepotrzebnej siły, aby osiągnąć cel aplikacji. Pozwala to zaoszczędzić koszty przy wyborze odpowiedniej jakości magnesu.

Obliczanie pola magnetycznego i gęstości strumienia

Siła pola magnetycznego jest często wyrażana jako wielkość gęstości strumienia magnetycznego. „e” to ilość wektora o określonej sile i kierunku oraz z trzema komponentami (w kierunku x, y i z). Gęstość strumienia magnetycznego wyrażamy w teslach lub gausach. Tesla jest oficjalną jednostką, ale gaus był i nadal jest szeroko stosowany (Uwaga: 1 tesla = 10 000  gausów).

Dzięki wiodącemu w branży oprogramowaniu nasi eksperci mogą pomóc w obliczeniu gęstości strumienia pola magnetycznego. Daje Ci to pewność co do ostatecznego działania Twojego produktu.
 

Weryfikacja kierunku polaryzacji w celu zapewnienia bezpieczeństwa

Mierzymy kierunek polaryzacji magnesów, aby zapewnić, że rozkład biegunów północnych i południowych spełnia określone specyfikacje. W ten sposób zapobiegamy na przykład zbyt wczesnemu lub zbyt późnemu przełączaniu podczas używania magnesu w połączeniu z czujnikiem. Określenie kierunku polaryzacji jest częścią serii obliczeń magnesów, które firma Goudsmit może wykonać dla Ciebie.

Pomiar odporności na magnetyzację
Pozostałość jest miarą magnetyzmu pozostawionego w magnesie po jego namagnesowaniu. Magnetyzacja odbywa się poprzez zastosowanie silnego zewnętrznego pola magnetycznego nad materiałem, który ma być namagnesowany. Pole to zapewnia, że wszystkie obszary wewnętrzne o tym samym kierunku magnetyzacji, zwane również obszarami Weissa, są skierowane w tym samym kierunku.

Tylko przy takiej sprostowaniu tych obszarów, które mają efekt amplifikacji, uzyskujemy wystarczająco silny magnes. Jeśli pole zewnętrzne zniknie, a także sprostuje obszary Weissa, nazywamy ten miękki materiał magnetyczny. Jeśli sprostowanie pozostaje, ze względu na wewnętrzne siły tarcia materiału, nazywamy to twardym lub trwałym materiałem magnetycznym. Pozostałość jest miarą ilości magnetyzmu, która następnie pozostaje w materiale.

Koercja jest miarą odporności magnesu na demagnetyzację, gdy w pobliżu znajduje się zewnętrzne pole magnetyczne. W związku z tym jest to opór materiału na odwrócenie kierunków magnetyzacji w obszarach Weissa przez takie pole.

Nasi specjaliści mogą wykorzystać permagraf, aby dokładnie określić, jaka jest dla Ciebie remanencja (wyrażona w tesli).

Skorzystaj z formularza kontaktowego, aby poprosić ich o pomoc w symulacji, obliczeniach i testach w doborze materiałów i zaoszczędzić cenny czas podczas procesu rozwoju.