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서보 모터 엔지니어는 들어오는 자석 테스트 보고서를 열고 다른 숫자를 확인하기 훨씬 전에 하나의 곡선, 즉 150°C에서의 고유 감자 곡선을 찾습니다. 히스테리시스 루프의 작업 부분인 이 곡선은 로터가 1000번째 전체 부하 과도 이후 자속을 유지할지 여부를 알려줍니다. 온도에서 너무 일찍 구부러지는 루프는 일반적으로 모터가 더 많은 전류를 소비하고, 토크를 잃고, 생산 허용 한계가 허용하는 것보다 더 많은 열을 생성한다는 것을 의미합니다. 자기 부품을 담당하는 모든 설계 엔지니어 및 구매 전문가에게 히스테리시스 루프는 NdFeB 자석 제조업체가 게시할 수 있는 가장 중요한 사양입니다. 여기에는 자속을 정의하는 잔류성, 감자에 대한 안정성을 정의하는 보자력, 모터의 물리적 크기를 정의하는 에너지 곱이 포함됩니다.
이 가이드에서는 실제 자석 사양, 모터 설계 및 공급업체 평가의 관점에서 히스테리시스 루프를 설명합니다. B-H 곡선의 의미, 자기 히스테리시스의 물리적 기원, 모터 엔지니어가 데이터시트에서 실제로 사용하는 매개변수, 루프에 대한 온도의 영향, 숫자 뒤에 숨은 측정 방법을 다룰 것입니다. 마지막에는 생산 주문을 확정하기 전에 맞춤형 자석 공급업체에 어떤 질문을 해야 하는지, 그리고 왜 자석 등급 이름만으로는 충분한 사양이 될 수 없는지 정확히 알게 될 것입니다.
히스테리시스 루프는 자화 필드가 양의 포화와 음의 포화 사이를 순환할 때 자성 재료가 추적하는 폐쇄된 이력 종속 곡선입니다. 표준 그래프에서는 세로축에 자속밀도 B, 가로축에 자기장강도 H가 나타난다. 소결된 네오디뮴-철-붕소와 같은 강자성 물질의 경우 B와 H 사이의 관계는 비선형적이고 비가역적입니다. 동일한 H 값은 자기장이 증가하는지 감소하는지, 그리고 물질이 루프를 얼마나 멀리 이동했는지에 따라 다른 B 값을 생성합니다.
루프가 어떻게 형성되는지 이해하려면 완전히 자기가 제거된 샘플부터 시작하십시오. H가 0에서 증가함에 따라 B는 재료가 포화 상태에 도달할 때까지 초기 자화 곡선을 따라 상승합니다. H를 다시 0으로 줄이면 잔류 자속 밀도(브르)가 남게 됩니다. B를 0으로 만들려면 자기장이 방향을 바꿔 정상 보자력 HCB에 도달해야 합니다. 계속해서 음의 채도를 유지하고, 다시 반전하고, 양의 채도로 돌아가면 루프의 거울상 절반이 완성됩니다. 이 닫힌 곡선으로 둘러싸인 영역은 하나의 완전한 자화 주기 동안 열로 변환된 에너지를 나타냅니다.
강자성체의 자기 히스테리시스는 본질적으로 속도에 독립적입니다. 루프의 정적 모양은 자기장 변화 속도에 따라 거의 변하지 않습니다. 이것이 바로 영구 자석 제조업체가 게시한 데이터시트 곡선이 넓은 주파수 범위에서 유효한 상태로 유지되는 이유입니다. 실제 모터에서 와전류는 정적 루프에 속도 의존적 손실을 추가하지만 자석 자체의 B-H 동작은 여전히 동일한 정적 곡선을 따릅니다. 히스토리 의존성이 핵심 아이디어입니다. 루프는 되돌릴 수 없는 모든 도메인 이벤트의 기록이며 루프 내부의 모든 작동 지점은 포화 상태에서 특정 경로를 따라야 도달할 수 있습니다.
영구 자석의 경우 엔지니어는 전체 루프를 사용하여 작업하는 경우가 거의 없습니다. 모터 내부의 자석은 두 번째 사분면에서 작동하며, 여기서 H는 음수이고 B는 양수로 유지됩니다. 이것은 감자 영역이며 자석이 부하 상태에서 계속 작동하는지 여부를 결정하는 루프의 유일한 부분입니다. 전체 루프가 아닌 2사분면 곡선의 모양이 일반 자석과 고성능 모터 자석을 구분하는 요소입니다.
핵심 내용: 히스테리시스 루프는 재료의 자기 메모리입니다. 두 번째 사분면은 영구 자석 안정성을 정의하는 작업 영역입니다.
영구 자석이 모터 내부에 배치되면 전체 루프를 따라 순환하지 않습니다. 이는 작동 지점이 자석의 감자 곡선과 자기 회로의 부하 라인의 교차점으로 정의되는 두 번째 사분면에 유지됩니다. 루프의 첫 번째 사분면은 자화에 중요하지만 작동에는 중요하지 않습니다. 이것이 모든 NdFeB 자석 데이터시트가 2사분면 B-H 곡선과 고유 J-H 곡선을 모터 설계의 기본 데이터로 제시하는 이유입니다.
소결 NdFeB 자석에 대한 데이터시트에는 일반적으로 4개의 헤드라인 번호가 표시되며, 4개 모두 히스테리시스 루프의 직접적인 결과입니다. 아래 차트는 산업용 모터에 가장 일반적으로 사용되는 4가지 영구 자석 제품군의 일반적인 최대 에너지 곱(BH)최대를 비교합니다. (BH)max는 감자 곡선의 2사분면 부분에 맞는 가장 큰 직사각형 B x H 곱이며, 자기 강도에 대해 가장 널리 사용되는 단일 프록시입니다. 모터 설계자는 단일 고정자가 적층되기 전에 (BH)max를 사용하여 후보 재료의 순위를 매깁니다. 표시된 값은 실험실 기록이 아닌 상업용 소결 자석 생산의 대표적인 상위 대역 수치입니다.
소결된 NdFeB가 큰 차이로 앞서고 있습니다. 52 MGOe에서는 가장 강한 사마륨-코발트 등급보다 약 60% 더 많은 에너지 제품을 제공합니다. 이러한 격차는 NdFeB가 작은 회전자 직경과 높은 토크 밀도가 타협할 수 없는 트랙션 모터, 서보 모터 및 로봇 조인트 드라이브를 지배하는 이유를 설명합니다. 자석 부피가 작을수록 회전자 관성이 줄어들어 서보 응용 분야의 동적 응답이 향상됩니다. 그러나 (BH)max가 높다고 해서 자동으로 안전한 모터 설계를 의미하는 것은 아닙니다. 루프의 두 번째 사분면은 최악의 작동 지점까지 선형으로 유지되어야 합니다. 그렇지 않으면 인버터가 전류 스파이크를 적용할 때마다 자석의 일부가 되돌릴 수 없게 감자됩니다. (BH)max는 낮지만 고온에서 보자력이 상당히 높은 사마륨-코발트는 항공우주 발전기 및 250°C 이상에서 지속적으로 노출되는 기타 시스템에 대한 첫 번째 선택으로 남아 있습니다. AlNiCo 자석은 놀라울 정도로 높은 잔류성을 유지하지만 보자력이 너무 낮아 적당한 전기자 반응으로 자화를 없앨 수 있으므로 가변 속도 모터에는 거의 나타나지 않습니다. 페라이트는 루프가 훨씬 작으므로 페라이트 모터는 더 큰 직경과 더 많은 극 수로 보상합니다. 구매 팀을 위해 이 차트는 익숙한 소싱 패턴을 설명합니다. 즉, 모터 자석용으로 가장 자주 지정되는 두 가지 재료는 보자력 스펙트럼의 반대쪽 끝에 있습니다. 따라서 최종 재료 결정은 (BH)max 단독으로 이루어지지 않습니다. 유능한 영구 자석 제조업체는 20, 60, 100, 120, 150, 180 및 200°C에서 감자자화 곡선을 게시하므로 설계자는 루프가 실제 작동 지점에서 직각을 유지하는지 확인할 수 있습니다. 해당 수준의 문서화는 카탈로그 자석과 엔지니어링 자석 구성 요소의 차이입니다.
| 매개변수 | 기호 | 루프의 의미 | 일반적인 소결 NdFeB 범위 |
|---|---|---|---|
| 잔류성 | Br | H = 0으로 포화된 후 남은 자속 밀도 | 1.05-1.45T |
| 정상 보자력 | Hcb | B를 0으로 만들려면 역방향 H가 필요함 | 750-900kA/m |
| 본질적 보자력 | Hcj | 편광 J를 0으로 만들려면 역방향 H가 필요함 | 955-2388kA/m |
| 최대 에너지 제품 | (BH)max | 두 번째 사분면 내부의 B와 H의 가장 큰 곱 | 25-52 MGOe(200-414kJ/m3) |
표 1의 처음 세 행은 히스테리시스 루프에 직접 매핑됩니다. Br은 H가 0으로 돌아갈 때 B축의 절편입니다. Hcb는 B가 0에 도달할 때 H축의 절편입니다. Hcj는 고유 곡선에서 측정되며 재료의 내부 분극을 완전히 파괴하는 데 필요한 전계 강도를 반영합니다. Hcj는 항상 Hcb보다 크며 까다로운 모터 응용 분야에서 자기소거를 방지하는 중요한 매개변수입니다. Br 및 (BH)max만 읽는 모터 설계자는 실제 위험을 놓치게 됩니다. 즉, 자속은 강하지만 Hcj가 낮은 자석은 모터가 가장 필요로 하는 순간, 즉 피크 전류 및 최대 온도에서 정확하게 작동하지 않을 수 있습니다.
핵심 내용: 4개의 헤드라인 데이터 포인트뿐만 아니라 전체 2사분면 곡선을 읽으십시오. 동일한 Br을 가진 두 자석은 감자에 대한 저항이 완전히 다를 수 있습니다.
강자성 물질은 자화가 균일하게 정렬된 미세한 영역인 자구로 구성됩니다. 자화되지 않은 블록에서 도메인은 무작위로 방향이 지정되고 순 외부 자속은 0에 가깝습니다. 외부 필드가 적용되면 유리한 방향의 도메인이 이웃을 희생하여 성장하고 도메인 사이의 벽이 결정 격자를 통해 이동합니다. 이러한 변위 중 일부는 되돌릴 수 있습니다. 들판을 제거하면 벽이 다시 튀어 나옵니다. 더 높은 자기장 수준에서 자벽은 결정 경계, 2상 입자 및 격자 결함과 같은 고정 위치를 극복하고 자화는 되돌릴 수 없게 새로운 방향으로 회전합니다. 자기장이 제거되면 이러한 영역은 새로운 구성으로 유지됩니다. 이것이 바로 자기소거 곡선이 자화 곡선을 되돌리지 않는 이유입니다.
비가역성의 강도는 결정자기 이방성에 의해 결정됩니다. 소결된 NdFeB에서 Nd2Fe14B 상은 자화가 용이축과 정렬되도록 하는 강한 단축 이방성을 가지고 있습니다. 역방향 자기장이 가해지면 자기장이 이방성 에너지를 극복할 때까지 자화는 회전에 저항하다가 전체 곡물이 갑자기 뒤집힙니다. 이러한 급격한 회전은 높은 보자력과 루프 직각도의 원인입니다. 입자 구조가 더 미세하고 균일할수록 입자가 더 갑작스럽게 전환되고 두 번째 사분면 곡선이 더 제곱게 나타납니다.
현대 자석 제조업체는 구성, 미세 구조 및 결정립계 엔지니어링의 세 가지 수준에서 보자력을 제어합니다. 디스프로슘이나 테르븀과 같은 무거운 희토류 원소를 추가하면 이방성 필드가 증가하여 Hcj가 증가하지만 Br도 감소합니다. 더 미세하고 균일한 입자 크기는 고정 지점 역할을 하는 입자 경계를 더 많이 추가하여 보자력을 증가시킵니다. 가장 중요한 공정은 결정립계 확산(GBD)으로, 무거운 희토류 원소의 얇은 층이 결정립계를 따라 확산되어 이웃 결정립을 자기적으로 분리합니다. 이를 통해 제조업체는 Br 손실을 작게 유지하면서 Hcj를 크게 높일 수 있으며, 이는 바로 고온 모터 등급에 필요한 것입니다.
이러한 프로세스의 결과는 데이터시트에 루프 직각도로 표시되며 일반적으로 Hk/Hcj로 표시됩니다. 여기서 Hk는 감자 곡선에서 Br의 90%에 있는 필드입니다. 일반적으로 0.90을 초과하는 높은 직각도 비율은 거의 동일한 필드에서 모든 입자가 반전됨을 의미합니다. 낮은 비율은 스위칭 필드의 점진적인 확산을 의미하며, 이는 꼬인 루프를 생성하고 과도 부하에서 부분 자기소거 위험이 더 높습니다. 토크 선형성이 안정적인 자속에 의존하는 서보 모터 및 로봇 조인트 드라이브의 경우 직각도는 피크 보자력만큼 중요합니다.
핵심 내용: 루프 모양은 자석 미세 구조의 눈에 보이는 지문입니다. 사각형 루프는 우연이 아니라 공학적 성과입니다.
모터 내부 자석의 작동점은 B-H 다이어그램에 그려진 부하선의 기울기인 투자율 계수 Pc에 의해 결정됩니다. Pc는 B를 u0와 H로 나눈 값으로 정의되며, 자석의 길이 대 면적 비율과 주변 자기 회로의 저항에 의해 크게 설정됩니다. 자석은 이 하중선과 두 번째 사분면 감자 곡선의 교차점에 위치합니다. 부하가 걸린 상태에서 전기자 반응은 외부 감자장을 적용하고 작동 지점은 루프 아래로 이동합니다. 전류 스파이크 또는 상승된 회전자 온도로 인해 작동 점이 곡선의 무릎을 넘어설 경우 자석은 돌이킬 수 없는 자속 손실을 겪고 완전히 회복되지 않습니다.
이것이 바로 모터 엔지니어가 단순히 Br과 (BH)max만으로 자석 등급을 선택하지 않는 이유입니다. 선택 프로세스는 온도, 피크 위상 전류, 자속 약화 요구 및 회전자 형상의 최악의 조합에 따라 결정됩니다. 아래 표에는 일반적인 모터 범주와 이를 해결하는 등급 제품군에 대한 주요 히스테리시스 루프 문제가 요약되어 있습니다.
| 모터 응용 | 주요 히스테리시스 루프 문제 | 일반적인 등급 선택 |
|---|---|---|
| EV 견인 모터 | 150~180°C의 피크 위상 전류에서 비가역적인 자기소거 | 어, 에에(Hcj 2000kA/m 이상) |
| 산업용 서보 모터 | 선형 토크 제어 및 낮은 토크 리플을 위한 정사각형 2사분면 | 쉬, 어 |
| 압축기 PMSM | 권선 및 가스 열로 인한 높은 정상 상태 회전자 온도 | H, SH |
| BLDC 팬 모터 | 비용에 민감합니다. 보자력은 100°C에서 감자장을 초과해야 합니다. | N, M, H |
모터 응용 분야용 네오디뮴 아크 및 세그먼트 자석 이 제품군에는 DC, BLDC, 서보 및 견인 모터에 사용되는 아크 및 세그먼트 네오디뮴 자석이 포함됩니다. 주변 논의에서는 회전자 형상과 작동 지점이 루프 선택에 어떻게 영향을 미치고 이러한 모양의 자석이 모터 설계 결정과 직접적으로 관련되는지 강조합니다. 제품보기 → 로터 아키텍처는 루프 사용 방법도 변경합니다. 표면 장착형 영구 자석(SPM) 모터에서 자석은 에어갭에 직접 위치하므로 투자율 계수가 낮아지고 작동 지점이 무릎에 더 가까워집니다. 내부 영구 자석(IPM) 모터에서 자석은 회전자 적층 내부에 매립되어 Pc를 증가시키고 작동점을 안정화하지만 자속이 약해지는 동안 자석을 더 강한 감자장에 노출시킵니다. 두 가지 접근 방식에는 아래와 같이 서로 다른 루프 전략이 필요합니다.
표면 장착형(SPM)자석은 전체 공극 저항에 노출되므로 Pc는 낮고 작동점은 감자 곡선에서 높게 위치합니다. 과도 전류를 견디려면 Hcj가 높은 사각형 루프가 필수적입니다. 아크 자석이 표준 형태이며 자화 방향은 극 수에 따라 방사형 또는 평행이어야 합니다. | 내부 장착형(IPM)라미네이션에 매립된 자석은 더 높은 Pc와 더 안정적인 작동점을 제공합니다. 그러나 고속에서의 자속 약화 전류는 자석 축을 따라 강한 반대 필드를 생성합니다. 이를 위해서는 UH 또는 EH 등급이 필요하며 최대 인버터 온도에서 무릎 위치를 주의 깊게 제어해야 합니다. |
루프의 직각도는 토크 리플과 역기전력 고조파에도 영향을 미칩니다. 무릎 근처에 점진적이고 경사진 전이가 있는 자석은 약간 왜곡된 공극 자속 파형을 생성하며, 이는 모터의 역기전력에 추가 고조파 함량과 더 높은 코깅 토크로 변환됩니다. 고정밀 서보 응용 분야에서 이러한 왜곡은 컨트롤러가 지속적으로 수정해야 하는 속도 리플로 나타나 에너지를 낭비하고 베어링 마모를 가속화합니다. 모든 배치의 루프 직각도를 제어하는 제조업체는 모터 제조업체에 추가 비용을 들이지 않고도 이러한 고조파를 낮게 유지할 수 있습니다.
모터 설계가 완료되면 엔지니어는 자석 공급업체에 실제 감자 곡선을 요청하고 최악의 전류 각도 및 온도에서 작동 지점을 시뮬레이션해야 합니다. 이러한 세부 수준을 문서화하는 제조업체는 일반적으로 측정 및 허용 오차 정책을 다음과 같이 게시합니다. 영구자석 기술 데이터 센터 , 공정 흐름, 코팅 옵션 및 크기 공차 한계와 함께.
핵심 내용: 히스테리시스 루프는 모든 모터 성능 계산의 경계 조건입니다. 작동 지점은 항상 무릎 위에 있어야 하며 루프의 직각도에 따라 해당 작동 지점이 실제로 얼마나 안정적인지 결정됩니다.
히스테리시스 루프로 둘러싸인 영역은 재료의 단위 부피당 완전한 자화 사이클 1회 동안 열로 소산되는 에너지입니다. 전기강판 적층에서 이러한 히스테리시스 손실은 회전 기계의 코어 손실의 주요 구성 요소 중 하나입니다. 경험적 Steinmetz 방정식 Ph = eta x f x Bm^n은 히스테리시스 손실이 주파수 f 및 피크 자속 밀도 Bm에 따라 어떻게 확장되는지 설명합니다. 지수 n은 일반적으로 일반적인 규소강의 경우 1.5에서 2.2 사이에 있습니다. 이는 자속 밀도를 두 배로 늘리면 히스테리시스 손실이 세 배 이상 증가할 수 있음을 의미합니다.
영구 자석 모터에서 자석 자체는 일반적으로 고정된 작동 지점에 위치하며 지속적인 자화 주기를 경험하지 않으므로 안정적인 작동 중에 자석 자체의 히스테리시스 손실이 작습니다. 그러나 고정자 코어는 전기 주파수로 순환되며 루프 영역이 무부하 손실의 상당 부분을 결정합니다. 깊은 자속 약화 기능이 있는 IPM 모터에서는 자석 작동 지점이 속도 및 토크에 따라 눈에 띄게 움직일 수 있으며 이로 인해 총 손실이 추가되는 작은 루프 편위가 생성됩니다. 이것이 바로 IE4 및 IE5와 같은 모터 효율 등급이 자석 등급뿐만 아니라 고정자 적층 품질 및 자화 패턴의 정밀도에 따라 달라지는 이유입니다.
히스테리시스 손실은 모터 자체 외부에서도 중요합니다. 로터를 자화하고 교정하는 데 사용되는 자화 고정 장치는 포화에 도달하기 전에 모든 자석의 루프를 극복해야 하므로 고정 장치 설계는 루프 영역에 직접적으로 의존합니다. 자기 히스테리시스 브레이크 및 토크 제한기에서 루프 영역은 실제 작동 매개변수입니다. 브레이크 토크는 회전당 흡수되는 에너지에 비례합니다. 그러나 대부분의 모터 자석 애플리케이션의 경우 우선 순위는 자석의 루프를 좁히는 것이 아니라 두 번째 사분면을 높고 정사각형으로 유지하는 것입니다.
| 손실 구성 요소 | 물리적 메커니즘 | 루프와의 관계 | 일반적인 감소 방법 |
|---|---|---|---|
| 히스테리시스 손실 | 도메인 벽 고정 및 되돌릴 수 없는 회전 | 정적 히스테리시스 루프의 면적에 비례 | 방향성 강철, 얇은 적층, 낮은 자속 밀도 |
| 와전류 손실 | 교류 자속에 의해 유도되는 순환 전류 | 주파수 제곱 및 두께 제곱으로 스케일링합니다. 루프 영역과 무관 | 적층 코어, 분할 자석, 고저항 강철 |
| 초과(비정상) 손실 | 움직이는 도메인 벽 주변의 미세 와전류 | 정적 루프 영역에 추가되고 고주파수에서 더 빠르게 증가합니다. | 재료 가공 개선, 입자 크기 감소 |
핵심 내용: 영구 자석의 경우 관련 루프 특성은 면적이 아니라 위치와 직각도입니다. 주변 강철 코어의 경우 루프 영역은 직접적이고 영구적인 효율성 세금입니다.
NdFeB의 Br과 Hcj는 모두 온도가 상승함에 따라 감소합니다. Br은 표준 등급의 경우 섭씨 1도당 약 0.12%의 비율로 대략 선형적으로 감소하는 반면, Hcj는 더 빠르게 감소합니다. 고유 감자 곡선의 니(Knee)는 온도가 증가함에 따라 작동 지점을 향해 위쪽으로 이동하여 모터의 안전 여유가 줄어듭니다. 동시에 자석의 반동 투자율은 약간 상승할 수 있습니다. 이는 모터의 역기전력이 온도에 따라 선형 계수만으로 제안되는 것보다 훨씬 빠르게 하락한다는 것을 의미합니다.
자석 등급은 최대 연속 작동 온도에 따라 80°C의 N 시리즈부터 200°C의 EH 시리즈까지 분류됩니다. Hcj를 높이려면 디스프로슘이나 테르븀과 같은 무거운 희토류 원소가 필요하므로 재료 비용이 증가하고 Br이 약간 낮아진다는 것이 트레이드오프입니다. 아래 표는 모터 생산에 사용되는 실제 등급 시리즈의 대표적인 온도 계수를 제공합니다.
| 그레이드 시리즈 | 최대 연속 작동 온도 | Br 온도 계수 | 본질적 보자력 temperature coefficient |
|---|---|---|---|
| N | 80°C | -0.12%/°C | -0.60%/°C |
| M | 100℃ | -0.12%/°C | -0.58%/°C |
| H | 120℃ | -0.11%/°C | -0.55%/°C |
| SH | 150℃ | -0.10%/°C | -0.50%/°C |
| UH | 180℃ | -0.10%/°C | -0.45%/°C |
| EH | 200℃ | -0.09%/°C | -0.40%/°C |
회전자 샤프트에 장착된 링 자석의 경우 권선과 베어링의 열이 먼저 내경을 공격합니다. 내경은 정확히 자기장을 제어하기 가장 어려운 곳입니다. 이것이 바로 밀폐형 압축기 모터, 트랙션 모터 및 기타 밀폐형 드라이브에 대해 고온 링 자석이 SH, UH 및 EH 등급으로 지정되는 이유입니다. 모터 설계자는 단순히 계수를 사용하여 실내 온도 값에서 추정하는 것이 아니라 항상 실제 작동 온도에서 감자 곡선을 비교해야 합니다.
모터 및 압축기용 고온 네오디뮴 링 자석 모터, 스피커, 발전기 및 센서에 적합한 네오디뮴 링 자석이 특징입니다. 앞의 내용은 내경에 대한 열 효과를 강조하고 SH, UH 및 EH 등급을 지정하므로 이러한 링 옵션은 고온에서 문서화된 루프 동작이 필요한 밀폐형 드라이브의 핵심입니다. 제품보기 → 온도에서의 히스테리시스 루프는 단순히 실온 곡선이 아니라 공급자의 테스트 인증서에 나타나야 하는 곡선입니다. 실제로 제조업체는 고온 투과계 또는 가열 단계가 있는 진동 시료 자력계를 사용하여 여러 온도에서 감자 곡선을 측정합니다. 곡선에는 무릎 필드 Hk, 직각도 비율 Hk/Hcj 및 각 온도에서 Br의 정확한 위치가 포함되어야 합니다. 150°C 및 180°C에서 루프 동작을 문서화할 수 있는 공급업체는 추측 없이 최악의 경우 분석에 필요한 데이터를 모터 제조업체에 제공합니다.
열 노화도 순시 루프와 별도로 고려해야 합니다. 등급 제한보다 낮은 온도에서도 장기간 노출되면 결정립 경계를 따라 산화가 발생하여 시간이 지남에 따라 Hcj가 약간 감소할 수 있습니다. 따라서 코팅 품질과 생산 청결도는 장기적인 루프 안정성에 영향을 미칩니다. 적절한 니켈 또는 에폭시 코팅으로 잘 설계된 자석은 모터 수명 동안 루프 모양을 유지하는 반면, 제대로 코팅되지 않은 부품은 단지 수백 번의 열 주기 후에 측정 가능한 성능 저하를 나타낼 수 있습니다.
핵심 내용: 실온 루프는 시작점일 뿐 보장되는 것은 아닙니다. 항상 모터의 최악의 작동 온도에서 측정된 감자 곡선을 요청하십시오.
영구 자석의 히스테리시스 루프를 측정하기 위한 표준 실험실 장비는 히스테리시스 그래프라고도 불리는 폐쇄 회로 투과계입니다. 자석 샘플은 전자기 요크에 고정되고 홀 프로브는 적용된 필드 H를 측정하며 샘플 주위에 감겨 있는 자속계 코일은 B를 측정합니다. 시스템은 필요한 범위를 통해 H를 스윕하고 컴퓨터에 전체 루프를 표시합니다. 자기 회로가 요크를 통해 닫혀 있기 때문에 감자 요소에 대한 수정이 최소화되어 재료의 고유 동작을 가장 정확하게 표현합니다.
요크에 고정할 수 없는 자석의 경우 제조업체는 개방형 회로 방식을 사용합니다. 펄스 자화기는 샘플을 완전히 포화시킨 다음 플럭스미터에 연결된 헬름홀츠 코일이 샘플이 회수될 때 총 자기 모멘트를 캡처합니다. 작은 샘플이나 새로운 합금 구성에 대한 연구를 위해 진동 샘플 자력계는 폐쇄 회로 장비가 일치할 수 없는 분해능으로 정확한 모멘트 데이터를 제공합니다. 각 방법에는 자체 감자 계수 보정이 있으므로 두 실험실에서 동일한 자석을 측정하여 약간 다른 결과를 얻을 수 있습니다. 측정 방법은 항상 테스트 인증서에 명시되어야 합니다.
전체 데이터시트에는 실온에서의 두 번째 사분면 B-H 곡선과 고유 J-H 곡선, 높은 온도에서의 동일한 곡선, 그리고 각 곡선에 대한 Br, Hcb, Hcj 및 (BH)max 값이 포함되어야 합니다. 또한 Knee Field Hk, 직각도 비율 Hk/Hcj 및 반동 투자율도 나열해야 합니다. 이는 시뮬레이션이 입력 감자 데이터만큼만 신뢰할 수 있기 때문에 모터 설계자가 확신을 가지고 유한 요소 분석을 실행할 수 있도록 하는 문서 수준입니다. 프로세스 흐름과 크기 공차 시스템을 통해 이 데이터를 제어하는 제조업체는 일반적인 등급표만 인쇄하는 제조업체보다 훨씬 더 신뢰할 수 있는 파트너입니다.
동일한 루프 데이터가 자화 패턴도 제어합니다. 링 자석은 축 방향, 직경 방향, 반경 방향 또는 다중 극 패턴으로 자화될 수 있으며 자화 고정 장치는 자석의 모든 부분을 원하는 방향을 따라 포화 상태로 유도할 수 있을 만큼 충분히 강한 자기장을 생성해야 합니다. 따라서 고정 장치 설계는 루프 지식을 직접 적용한 것입니다. 자화 장이 너무 약하면 자석이 루프의 포화점에 도달하지 못하고 최종 자속 분포가 고르지 않게 됩니다.
실린더 축을 따라 향하는 플럭스; 인코더 링, 자기 커플링 및 소형 축 자속 발생기에 사용됩니다.
직경 전체에 걸친 플럭스; 2극 BLDC 팬, 속도 센서 및 소형 펌프 모터에 일반적입니다.
축에서 바깥쪽 또는 안쪽을 가리키는 플럭스; 서보 및 견인 모터의 다극 회전자 링에 대한 표준입니다.
단일 링에 4개, 8개 또는 그 이상의 교번 극이 있습니다. 조립 비용과 고조파 함량을 줄입니다.
영구 자석 기술 데이터 센터에서 프로세스 흐름, 코팅 옵션 및 치수 공차 한계를 검토하여 제조업체가 루프 데이터를 생산 사양으로 변환하는 방법을 확인할 수 있습니다.
핵심 내용: 측정된 온도 주석 루프 데이터를 고집합니다. 등급 이름만으로는 특정 자기 회로에서 자석이 어떻게 작동하는지 알려주는 경우가 거의 없습니다.
프로젝트가 설계에서 구매로 이동하면 히스테리시스 루프가 상업 문서가 됩니다. 신뢰할 수 있는 NdFeB 자석 제조업체는 재료 핸드북에서 복사한 일반 곡선이 아닌 실제 생산 배치에서 측정된 감자 곡선을 공유합니다. 조달 엔지니어는 루프를 들어오는 검사 계획의 일부로 처리해야 하며 모든 후보 공급업체와 함께 최소한 다음 5가지 항목을 확인해야 합니다.
일반 도매업체가 아닌 제조업체에서 구매하는 것이 루프 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 제조업체는 합금화, 소결, 결정립계 확산, 자화 방향 및 최종 테스트를 제어합니다. 상인은 서류만 전달할 수 있습니다. 고온 모터 자석의 경우 소결 프로파일이 표류할 때 루프 매개변수가 미묘하게 이동하기 때문에 생산 로트에 대한 추적성이 필수적입니다. 지정된 온도에서 측정된 Hcj 및 직각도를 포함하여 배송된 로트에 대한 실제 테스트 보고서를 표시할 수 있는 공급업체는 더 낮은 가격을 제시하지만 배치에 대한 루프 데이터를 추적할 수 없는 공급업체보다 더 가치가 있습니다.
맞춤형 형상을 사용하려면 로드 라인에 특별한 주의가 필요합니다. 모따기, 구멍 또는 복잡한 프로파일을 형성하기 위해 재료를 절단하면 투과 계수가 변경되어 루프의 작동 지점이 이동합니다. 단단한 블록처럼 완벽하게 안전했던 자석은 슬롯을 추가하거나 모서리를 제거한 후 되돌릴 수 없는 자기소거에 취약해질 수 있습니다. 루프 데이터와 맞춤형 성형 서비스를 모두 제공할 수 있는 공급업체는 진정한 모터 자석 공급업체입니다. 왜냐하면 핸드북 가정에 의존하기보다는 실제 소자 곡선에 대해 최종 형상을 평가하기 때문입니다.
특수 모터 형상을 위한 맞춤형 네오디뮴 자석 이 컬렉션에는 쐐기형, 구멍이 있는 블록, 속이 빈 원통형, 계단형 큐브 및 기타 불규칙한 NdFeB 모양이 포함됩니다. 주변 단락에서는 맞춤형 기능이 부하선과 투자율 계수를 변경하는 방법을 강조하므로 이러한 형상이 비표준 모터 설계의 감자 위험을 평가하는 데 중요합니다. 제품보기 → 도매 구매자와 모터 제조업체 모두 최고 품질의 자석이 반드시 가장 높은 (BH)최대 자석은 아니라는 점을 기억해야 합니다. 전체 작동 범위에 걸쳐 루프가 직각을 유지하고, 배치 간 변동이 작고, 공급업체가 모든 측정을 문서화할 수 있는 제품입니다. 이러한 데이터와 제어의 결합은 상용 구성 요소를 신뢰할 수 있는 대용량 모터 자석으로 바꾸는 것입니다.
핵심 내용: 가장 강력한 조달 전략은 온도에서의 높은 직각도 비율, 전체 로트 추적성, 맞춤형 형상 및 자화 패턴에 대한 제조업체의 직접적인 지원을 결합합니다.
간단한 말로 히스테리시스 루프란 무엇입니까?히스테리시스 루프는 자성 물질이 순환 자기장에 어떻게 반응하는지 보여주는 폐곡선입니다. 물질은 자기 역사를 기억하기 때문에 위로 올라가는 곡선이 내려가는 곡선을 되돌리지 않습니다. 두 경로 사이의 간격은 히스테리시스이며 전체 사이클은 열로 손실된 에너지를 나타내는 영역의 루프를 형성합니다. |
영구 자석은 왜 루프의 두 번째 사분면만 사용합니까?영구 자석은 H가 음이고 B가 여전히 양인 자기소거 영역에서 작동합니다. 이는 정확히 B-H 루프의 두 번째 사분면입니다. 자기소거 곡선이라고도 하는 두 번째 사분면 곡선은 자석이 자기 회로에 공급하는 자속의 양과 외부 자기장에 의한 자기소거에 얼마나 강력하게 저항하는지를 결정합니다. 첫 번째 사분면은 자화 과정을 설명하며 꾸준한 모터 작동 중에는 사용되지 않습니다. |
NdFeB 데이터시트에서 Hcb와 Hcj의 차이점은 무엇입니까?Hcb는 자속 밀도 B를 0으로 줄이는 데 필요한 역자기장입니다. Hcj는 고유 분극 J를 0으로 줄이는 데 필요한 역장이며, 이는 재료의 자기 순서가 완전히 파괴됨을 나타냅니다. Hcj는 항상 Hcb보다 크며 J가 0에 도달하면 완전한 재자화 없이는 자석을 더 이상 복원할 수 없기 때문에 모터 설계에 있어 더 의미 있는 안전 매개변수입니다. |
온도는 NdFeB 자석의 히스테리시스 루프에 어떤 영향을 줍니까?온도가 상승하면 잔류성과 보자력 모두 감소합니다. Br은 등급에 따라 섭씨 1도당 0.09~0.12%의 비율로 대략 선형적으로 떨어지는 반면, Hcj는 더 높은 비율로 떨어집니다. 감자 곡선의 무릎이 작동점을 향해 이동하므로 120°C 이상에서 작동하는 모터에 중희토류 함량이 증가된 고온 등급이 지정됩니다. |
부분적으로 감자된 모터 자석을 다시 자화할 수 있습니까?예, 재료를 다시 포화 상태로 되돌릴 수 있을 만큼 강한 자화장을 적용하면 됩니다. 그러나 실제로 조립된 모터 내부의 재자화는 자기장이 공극과 주변 강철 경로를 극복해야 하기 때문에 어렵습니다. 올바른 등급 선택과 작동점 분석을 통해 되돌릴 수 없는 자기소거를 방지하는 것은 모터 제조업체에게 가장 신뢰할 수 있는 접근 방식으로 남아 있습니다. |
주문하기 전에 히스테리시스 루프에 대해 자석 제조업체에 무엇을 문의해야 합니까?각 곡선의 Hcj, Hk 및 직각도 값과 함께 해당되는 경우 20, 60, 100, 120, 150, 180 및 200°C에서 측정된 감자 곡선을 요청하십시오. 어떤 테스트 방법이 사용되었는지, 샘플이 배송될 동일한 생산 배치에서 나온 것인지, 로트 간 변동이 어떻게 제어되는지 물어보십시오. 이러한 질문에 데이터로 답할 수 있는 제조업체는 등급명만 인용하는 제조업체보다 더 강력한 파트너입니다. |
핵심 내용: 히스테리시스 루프에 관해 묻는 질문은 자석 공급업체의 엔지니어링 원칙을 직접적으로 드러냅니다.
히스테리시스 루프는 교실 연습이 아닙니다. 이는 영구 자석과 그 주위의 자기 회로 사이의 작동 계약입니다. 모터의 모든 토크 리플, 온도 제한, 에너지 손실 및 자기소거 위험은 해당 루프의 모양과 온도에 따라 어떻게 변화하는지 추적할 수 있습니다. 루프를 정확하게 읽는 모터 엔지니어는 영구 자석 기계에서 가장 비용이 많이 드는 고장, 즉 첫 번째 과부하 이벤트 후 돌이킬 수 없는 자속 손실을 방지합니다.
다음 모터 자석 주문을 마무리하기 전에 모터가 실제로 보게 될 온도에서 최소 두 제조업체의 루프 데이터를 비교하십시오. 제곱초 사분면, 높은 Hk/Hcj 비율, 일관된 배치 간 값, 그리고 측정 절차를 기꺼이 설명할 공급업체를 찾으십시오. 이것이 바로 설계팀이 카탈로그 리셀러로부터 신뢰할 수 있는 자석 소스를 분리하는 방법입니다.
자석 응용, 생산 기술 및 재료 동향에 대한 최신 지침을 보려면 당사를 따르십시오. 자석 산업 뉴스 . 또한 프로젝트에 고온에서 측정된 히스테리시스 데이터가 필요한 경우 Ningbo Tujin Magnetic Industry Co., Ltd.와 같은 NdFeB 자석 제조업체에 문의하여 작동 지점, 등급 선택 및 맞춤형 형상 요구 사항에 대해 논의하십시오.
핵심 내용: 온도에서 실제 생산 배치의 루프를 읽습니다. 마그넷 등급 이름은 이야기의 시작일 뿐입니다.
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