閉磁気回路と開磁気回路の動作点
閉磁気回路 (たとえば、鋼鉄ヨークの間に挟まれた磁石) では、パーミアンス係数 (Pc) は高く、通常は 5 ～ 10 です。磁石は、膝から遠く離れた減磁曲線の線形領域で動作します。高温でも減磁のリスクは低いです。
開回路 (たとえば、空気中に磁石だけが存在する場合) では、Pc は低くなります (0.1 ～ 0.5)。動作点は膝の近くにあります。反対の電界や温度の上昇により、取り返しのつかない損失に陥る可能性があります。このため、磁気分離器や保持装置では Pc を高めるために鋼製ポールピースが使用されています。
永久磁石モーターでは、ローターの位置とステーターの電流に応じて、ローターの磁石の Pc が変化します。ピーク負荷では、電機子の反作用による減磁場によって局所的な Pc が 1.0 未満に低下する可能性があり、磁石の端に減磁のリスクが生じます。
逆磁場による局所的な減磁のシミュレーション
FEA ソフトウェア (Ansys Maxwell、JMAG、Motor-CAD など) は、磁石の各有限要素における磁場ベクトルを計算します。次に、磁場が動作温度での BH 曲線と比較されます。その時点で磁界の大きさが固有保磁力 (Hcj) を超える場合、その要素は減磁していると見なされます。
次の 3 つの条件をシミュレートします。
最大周囲温度での定格負荷。
10 秒間の過負荷 (2x または 3x 定格電流)。
ストール状態 (ローター速度ゼロ、最大電圧が印加)。
出力マップには、磁石ボリューム全体の減磁率が表示されます。通常、端と角が最も傷つきやすくなります。許容可能なしきい値:<5% demagnetization after 1000 cycles; <2% for automotive or aerospace applications.
FEA ソフトウェアによる面取りと厚さの比率の最適化
幾何学的な変更により、減磁のリスクが大幅に軽減されます。磁石の端に 0.5 ～ 1.5 mm の面取りまたは半径を追加すると、局所的な磁界の集中が軽減されます。 FEA により迅速な反復が可能になります。1 人のエンジニアは 1 日に 20 ～ 30 の面取り変動を評価できますが、各反復の物理テストには数週間かかります。
厚さの比 (磁石の厚さ / エアギャップの長さ) も減磁に影響します。特定のモーターの場合、磁石の厚さを 3 mm から 4 mm に増やすと、Pc が 1.2 から 1.6 に上昇し、同じ動作温度で減磁のリスクが 40 ～ 50% 減少します。ただし、磁石が厚くなると、ローターの慣性が増加し、材料コストが増加します。 FEA は、減磁しきい値を超えた状態に保ちながら、コストを最小限に抑えるために厚さの比率を最適化します。
計算データを使用したプロトタイピング結果の相互検証-
FEA の最適化後、物理的なプロトタイプ (5 ～ 10 個) を作成し、消磁検証を実行します。
室温で磁束を測定します (ヘルムホルツ コイルまたは磁束計)。
アセンブリを最大動作温度まで 1 時間加熱します。
逆磁界パルスを印加するか、モーターを過負荷で動作させます。
室温まで冷却し、流束を再測定します。{0}
不可逆損失=(flux_after - flux_before) / flux_before × 100%。 FEA との相関は 10 ～ 15% 以内である必要があります。不一致が 20% を超える場合は、シミュレーションを改良します (材料特性の変動や製造公差の影響を追加するなど)。
FEA 消磁解析を必要とするカスタム磁気ソリューション（IPM ローター、スポーク型ローター マグネット、磁気カップリングなど）については、当社ウェブサイトの有限要素解析テクニカル サポート ページをご覧ください。{0}すべてのプロトタイプについて完全なシミュレーション レポートを提供します。
既存または計画中のモーター設計の減磁リスク評価をリクエストするには、当社の FEA エンジニアリング チームにお問い合わせください。ステーターの電流波形、ローターの寸法、磁石のグレード、最高温度を送信します。 3 ～ 5 営業日以内にシミュレーション レポートを返信します。
よくある質問
Q: 現実世界のモーター試験と比較して、FEA は減磁をどの程度正確に予測できますか?{0}}
A：磁石特性が均一であれば±10％以内です。変動は、実際の磁石の Hcj バッチ-から- バッチ (±5%) および温度測定誤差によって生じます。定格 Hcj より 15% 低い安全マージンを推奨します。
Q: ハルバッハ アレイ アセンブリの減磁をシミュレートできますか?
A: はい。ハルバッハ アレイには複雑な磁束経路がありますが、FEA はそれらを正確に処理します。当社は、リニア モーターおよび MRI 傾斜磁場コイル用のハルバッハ構成を専門としています。
Q: 150 度 PMSM での減磁を避けるための最小磁石の厚さはどれくらいですか?
A: エアギャップとステータ電流によって異なります。経験則として、1mm のエアギャップと N35SH 磁石を備えた表面実装 PMSM- の最小厚さは 3.5mm です。 N42SH用、4.5mm。正確なジオメトリに対して FEA を実行します。
