Cara Membaca Kurva Demagnetisasi B-H untuk Magnet Permanen

Loop histeresis menelusuri keadaan magnet suatu material ketika medan magnet luar meningkat, menurun, dan terbalik:

Kuadran pertama (magnetisasi awal): B meningkat dengan cepat dari nol seiring dengan meningkatnya medan magnet (H). Pada saat jenuh, B mencapai Br (remanen).

Kuadran kedua (kurva demagnetisasi): H direduksi menjadi nol (B turun menjadi Br), kemudian dibalik (H negatif). Jalur di kuadran ini adalah kurva demagnetisasi-di sinilah magnet beroperasi ketika ditempatkan dalam suatu rangkaian.

Kuadran ketiga: H terus negatif hingga B mencapai nol (Hcb, koersivitas), kemudian berlanjut hingga saturasi negatif.

Kuadran keempat: H kembali ke positif, menyelesaikan putaran.

Untuk desain magnet permanen, kami fokus secara eksklusif pada kuadran kedua (kurva demagnetisasi). Kurva menunjukkan B vs. -H (bidang demagnetisasi).

Ada dua kurva pada grafik demagnetisasi:

Kurva normal (B-Kurva H): B (kerapatan fluks total) vs. H. Ini adalah kurva yang Anda gunakan untuk menghitung fluks celah udara dan kerapatan fluks pada rangkaian magnet. Termasuk kontribusi medan magnet itu sendiri. Kurva normal digunakan untuk mencari titik operasi (Bop dan Hop) dengan garis beban.

Kurva intrinsik (kurva J-H atau M-H): J (magnetisasi, atau B - μ0H) vs. H. Kurva ini mewakili momen magnet sebenarnya dari material, tidak termasuk medan demagnetisasi. Kurva intrinsik menentukan ketahanan terhadap demagnetisasi: titik lutut berada pada kurva intrinsik.

Mengapa keduanya penting: Magnet yang memiliki Br tinggi dan kurva normal yang tinggi mungkin masih rentan terhadap demagnetisasi jika kurva intrinsiknya memiliki lutut awal. Untuk magnet motor (yang mengalami medan terbalik), kurva intrinsik lebih penting dibandingkan kurva normal.

Titik lutut adalah tempat kurva demagnetisasi mulai "turun" secara tajam. Di bawah lutut, fluks magnet turun dengan cepat seiring dengan peningkatan kecil pada medan demagnetisasi, dan demagnetisasi tidak dapat diubah-bahkan jika medan kebalikannya dihilangkan, magnet tidak pulih sepenuhnya.

Pada kurva intrinsik, lutut merupakan tempat kurva mulai menurun tajam. Nilai H pada lutut sering disebut "koersivitas intrinsik" (Hcj) dalam istilah praktisnya (walaupun Hcj adalah bidang di mana J=0, bukan lutut itu sendiri). Untuk magnet berkualitas-tinggi, lututnya mendekati Hcj. Untuk magnet kelas-lebih rendah, lutut terjadi jauh sebelum Hcj.

Untuk pengoperasian yang aman, titik pengoperasian magnet harus selalu berada di atas lutut kurva intrinsik. Jika medan demagnetisasi mendorong magnet ke bawah lutut, kerugian permanen sebesar 10-50% dapat terjadi.

Nilai lutut yang khas:

N35: lutut pada H ≈ 10 kOe (kurva intrinsik); kurva normal tetap linier.

N52: lutut pada H ≈ 6-7 kOe (kurva intrinsik) - risiko demagnetisasi lebih tinggi.

SmCo 2:17: kurva intrinsik tidak memiliki lutut hingga H=0 - sepenuhnya linier, aman di medan terbalik apa pun.

Koefisien permeansi (juga disebut kemiringan garis beban) menggambarkan bagaimana rangkaian magnet magnet (termasuk celah udara, besi belakang, dan material di sekitarnya) mempengaruhi titik pengoperasian. Ini didefinisikan sebagai:

Koefisien permeansi, Pc=B / H (di kuadran kedua, dengan satuan kerapatan fluks dibagi kuat medan).

Pc Tinggi (garis beban curam, misalnya Pc > 10): Magnet beroperasi pada kerapatan fluks tinggi (mendekati Br) dan medan demagnetisasi rendah. Hal ini terjadi pada sirkuit tertutup dengan besi belakang yang baik dan celah udara yang kecil. Aman, tetapi menggunakan potensi magnet secara maksimal.

Pc Rendah (garis beban datar, misalnya Pc < 1): Magnet beroperasi pada kerapatan fluks yang lebih rendah dan medan demagnetisasi yang lebih tinggi. Hal ini terjadi dengan celah udara yang besar atau tanpa besi belakang. Risiko demagnetisasi.

Untuk menggunakan garis beban:

Hitung koefisien permeansi dari geometri sirkuit magnetik Anda (menggunakan FEA atau rumus analitik).

Tarik garis dari titik asal pada grafik B-H dengan kemiringan Pc.

Perpotongan garis beban dengan kurva demagnetisasi merupakan titik operasi (Bop, Hop).

Periksa apakah titik ini berada di atas lutut pada kurva intrinsik. Jika tidak, magnet akan mengalami kerusakan magnet. Tingkatkan ketebalan magnet, kurangi celah udara, atau pilih kelas-Hcj yang lebih tinggi.

Contoh: Magnet motor N42SH (Hcj=20 kOe) dengan garis beban Pc=2. Titik operasinya berada pada H≈7 kOe, B≈14 kGs. Lutut berada pada H≈10 kOe. Titik operasi berada di atas lutut-aman. Jika Pc turun ke 1 (celah udara besar), titik operasi berpindah ke H≈12 kOe-di bawah lutut-tidak aman. Gunakan N42UH (Hcj=25 kOe) sebagai gantinya.

Untuk produsen motor dan sensor, kami menyediakan simulasi FEA dan analisis garis beban. Kami merekomendasikan kemiringan dan geometri yang optimal untuk memastikan titik pengoperasian tetap berada di atas lutut pada semua suhu pengoperasian (termasuk medan-kebalikan terburuk).

Untuk informasi lebih lanjut tentang kurva demagnetisasi dan analisis garis beban, silakan kunjungi Analisis Elemen Hingga dan beranda TechBlog di situs web kami.

Untuk meminta analisis demagnetisasi untuk desain magnet Anda-termasuk pemilihan tingkatan dan penghitungan garis beban-kirimkan geometri sirkuit magnetik dan suhu pengoperasian Anda kepada kami. Tim teknik kami memberikan laporan risiko demagnetisasi lengkap.

Q: Apa bedanya Hcb dan Hcj?
A: Hcb (koersivitas) adalah medan kebalikan yang diperlukan untuk mereduksi B menjadi nol (pada kurva normal). Hcj (koersivitas intrinsik) adalah medan kebalikan yang diperlukan untuk mereduksi J (magnetisasi) menjadi nol (pada kurva intrinsik). Hcj selalu lebih tinggi dari Hcb. Hcj adalah indikator ketahanan demagnetisasi yang lebih baik.

T: Bagaimana hubungan suhu dan kurva demagnetisasi?
A: Jika suhu meningkat, Br dan Hcj menurun. Lutut bergerak lebih rendah pada sumbu H-dan kurva intrinsik turun. Untuk pengoperasian-suhu tinggi, pilih grade dengan Hcj yang memadai pada suhu pengoperasian. Kami menyediakan-kurva demagnetisasi suhu yang dikoreksi untuk setiap tingkatan.

T: Dapatkah saya mendemagnetisasi magnet dengan mengoperasikannya di bawah lutut hanya dalam jumlah kecil?
J: Ya. Bahkan perjalanan singkat di bawah lutut menyebabkan kerugian yang tidak dapat diubah. Kerugiannya sebanding dengan area di bawah lutut. Untuk-aplikasi penting keselamatan (dirgantara, otomotif), kami merancang dengan margin 20% di atas lutut pada-suhu dan beban terburuk.