FAQ: Продвинутый дизайн магнитов | Линии нагрузки и Pc

Добро пожаловать на последний рубеж, мастера-инженеры! 
Если вы проектируете сложные двигатели на постоянных магнитах, датчики или сложные магнитные сборки, этот продвинутый FAQ для вас. Здесь мы разбираемся в тонкостях рабочих точек, коэффициентах проводимости, необратимых потерях при высоких температурах и динамике системы. Давайте решать эти сложные инженерные задачи! 🚀

🎯 Часть 1: Рабочие точки и линии нагрузки

В1: Как определить рабочую точку и линию нагрузки в разомкнутой цепи?

О: Рабочая точка, линия нагрузки или рабочая линия: когда магнит работает в условиях разомкнутой цепи, из-за эффекта размагничивающего поля сила индукции магнита в рабочем состоянии не является Br в условиях замкнутой цепи; на самом деле, это некоторая точка на кривой B-H, которая ниже Br. Эта точка определяется как рабочая точка, D, как показано на следующем рисунке.
Прямая линия, проведенная между рабочей точкой и началом координат, называется линией нагрузки, которая также известна как рабочая линия. Наклон этой линии определяется как Pc.
Pc=Bd/Hd=*(1-1/N). N называется средним коэффициентом размагничивания.

В2: Что такое коэффициент проводимости (Pc) и как он рассчитывается?

О: Коэффициент проводимости (Pc): Pc=Bd/Hd или наклон рабочей линии, отношение магнитной индукции Bd к размагничивающему полю Hd. 
Pc конкретного магнита зависит только от его формы и размеров. Более высокий Pc означает, что магнит имеет более высокую рабочую точку, что также означает, что магнит труднее размагнитить. Обычно, если магнит имеет относительно больший размер в направлении намагничивания, он имеет более высокий Pc.

Значения Pc имеют разные формулы расчета для разных форм, вот несколько примеров:

🔥 Часть 2: Продвинутая проницаемость и поведение при высоких температурах

В3: Что происходит, когда магнит выходит за точку "перегиба" кривой BH? (Необратимые потери)

О: Точка перегиба кривой BH — это точка, в которой кривая B-H перестает быть линейной. У всех магнитных материалов, даже если кривые второго квадранта представляют собой прямую линию при комнатной температуре, при некоторой температуре возникает точка перегиба. Если рабочая точка магнита падает ниже точки перегиба, небольшие изменения H вызывают большие изменения B, и магнит не сможет восстановить свой первоначальный выходной поток без повторного намагничивания.

Давайте посмотрим на пример из реальной практики с N35H: 
Если на типичных кривых B-H для N35H NdFeB нарисовать линию Pc=0,5, то пересечение с кривыми B-H при 20 и 120 градусах будет представлять рабочие точки при 20 и 120 градусах соответственно. В реальном применении, когда Pc увеличивается выше 0,5, рабочая точка для 20 градусов перемещается взад-вперед с наклоном обратимой проницаемости, приблизительно вдоль кривой B-H при 20℃. Но при 120 градусах рабочая точка перемещается вдоль линии с наклоном обратимой проницаемости, которая находится существенно ниже кривой B-H при 120℃. Существуют необратимые потери из-за "выхода за точку перегиба" кривой B-H.

В4: Что такое обратимая магнитная проницаемость (μrec)?

О: Обратимая проницаемость (μrec): при приложении циклического магнитного поля небольшого масштаба с прямым и обратным направлением, ±ΔH, на ферромагнитный материал под воздействием некоторого постоянного внешнего магнитного поля, это вызовет изменение плотности магнитного потока. μrec определяется через △B и △H согласно следующей формуле. Она отражает стабильность статуса намагниченности внутри магнитного материала под влиянием внешнего магнитного поля.

В5: Как мы определяем относительную магнитную проницаемость (μr)?

О: Относительная магнитная проницаемость (μr) — это отношение проницаемости среды к проницаемости вакуума. μr = μ/μ0. В системе единиц СГС μo=1. В практическом применении относительная магнитная проницаемость воздуха обычно принимается равной 1. Кроме того, относительная магнитная проницаемость для меди, алюминия и материалов из нержавеющей стали близка к 1.

В6: Что такое магнитная проводимость (пермеанс)?

О: Магнитная проводимость — это отношение потока Φ к магнитодвижущей силе F. Это понятие похоже на понятие электрической проводимости в электрической цепи. Оно отражает способность материала к магнитной проводимости.

В7: Что такое магнитный момент (магнитный дипольный момент)?

О: Магнитный момент (магнитный дипольный момент): (1) для магнитного диполя магнитный дипольный момент — это произведение электрического тока, площади петли и единичного вектора, нормального к плоскости петли; (2) для вещества в заданной области магнитный момент — это векторная сумма всех основных магнитных дипольных моментов. Между магнитным потоком и магнитным моментом существует только разница в коэффициенте катушки. Магнитный момент можно измерить с помощью катушки Гельмгольца.

🌡️ Часть 3: Пределы системы и потери

В8: Каковы абсолютные температурные пределы (Tc и Tw) для магнита?

О:

Температура Кюри (Tc): Температура, при которой ферромагнитные материалы теряют свои магнитные свойства.

Максимальная рабочая температура Tw: Максимальная температура, при которой магнит все еще может отвечать рабочим требованиям. Фактическая Tw определенного магнита зависит от многих факторов, поэтому это неопределенное значение. Другими словами, один и тот же магнит может иметь разную Tw при различных применениях.

В9: Как работают температурные коэффициенты (αBr и βHcj)?

О:

Температурный коэффициент Br (αBr): Это коэффициент, который описывает обратимое изменение остаточной интенсивности магнитного потока при изменении температуры.

Температурный коэффициент Hcj (βHcj): Это коэффициент, который описывает обратимое изменение внутренней коэрцитивной силы при изменении температуры.

В10: Что такое потеря потока? (Обратимая против Необратимой)

О:

Обратимые потери: При определенных условиях магнит может иметь некоторую потерю потока, вызванную воздействием внешних факторов. Но когда внешние факторы устраняются, магнитный поток может быть полностью восстановлен до исходного состояния. Этот вид потерь называется обратимой потерей.

Необратимые потери: Относятся к частичному размагничиванию или потере магнита, вызванной воздействием высоких температур, внешних магнитных полей или других факторов. Если это произошло, единственный способ восстановить потерянный поток — это повторно намагнитить магнит.

В11: Что такое вихревые токи и почему они вредны?

О: Вихревые токи — это циркулирующие электрические токи, которые индуцируются в электропроводящих элементах при воздействии изменяющихся магнитных полей, создавая силу, противодействующую магнитному потоку. Вихревые токи могут вызывать нежелательные последствия для большинства конструкций магнитных цепей, поэтому вихревые токи следует минимизировать насколько это возможно.

В12: Что означает магнитное насыщение?

О: (Магнитное) насыщение описывает состояние, достигаемое, когда увеличение приложенного внешнего магнитного поля H больше не может увеличивать намагниченность материала из-за пределов физической структуры материала.

---

📚 Дополнительное чтение

Независимо от того, новичок вы или опытный инженер, изучите нашу полную серию руководств по проектированию магнитов:

   

        Начинающий: 
        Основы магнетизма: FAQ по материалам и магнитным цепям
   

   

        Средний уровень: 
        Магнитные свойства FAQ: кривые H, B, M и B-H объяснены
   

   

        Продвинутый уровень: 
        Продвинутое проектирование магнитов: Линии нагрузки, Pc и потеря потока
   

🌟Не стесняйтесь делиться! Пожалуйста, указывайте источник.
：） Давайте помогать большему количеству людей вместе.