FEMM-Software verbessert die Präzision beim Ndfeb-Magnetdesign

Die Auswahl der optimalen gebundenen Neodym-Eisen-Bor-Magnete (NdFeB) kann angesichts der großen Auswahl an verfügbaren Produkten eine Herausforderung sein. Dieser Artikel zeigt, wie mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEMM) die Schlüsseleigenschaften von gebundenen NdFeB-Magneten präzise bestimmt werden können, was fundierte Designentscheidungen und eine verbesserte Produktleistung ermöglicht.

Verbundene NdFeB-Magnete spielen eine entscheidende Rolle in Motoren, Sensoren, Lautsprechern und zahlreichen anderen Anwendungen. Ihre Leistung wirkt sich direkt auf die Produkteffizienz, Präzision und Zuverlässigkeit aus. Da diese Magnete jedoch aus magnetischem Pulver bestehen, das mit Polymerbindemitteln vermischt ist, werden ihre Eigenschaften von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter Pulvertyp, Partikelgröße, Füllrate und Bindemittelzusammensetzung. Eine genaue Charakterisierung ist daher für die Designoptimierung unerlässlich.

Finite Element Method Magnetics (FEMM) ist ein robustes Open-Source-Tool zur Simulation elektromagnetischer Felder. Ingenieure können FEMM verwenden, um Magnetfeldverteilungen, Flusslinien, Flussdichte und andere kritische Parameter zu analysieren und so eine Optimierung des Magnetdesigns und eine Leistungssteigerung zu ermöglichen. Die hier bereitgestellten Parameter für gebundene NdFeB-Magnete dienen als wertvolle Referenzen für FEMM-Simulationen.

Die Parameter der gebundenen NdFeB-Magnete von FEMM stellen typische Anwendungswerte dar und nicht Spezifikationen einzelner Lieferanten, da die Leistung von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich ist. Diese Parameter bieten Benutzern einen angemessenen Ausgangspunkt, der angepasst werden kann, um bestimmte Magnetverhalten besser zu simulieren.

Die zusammengesetzte Beschaffenheit von Verbundmagneten führt zu einer extrem niedrigen elektrischen Leitfähigkeit, typischerweise 0,01 MS/m. Diese Eigenschaft muss bei elektromagnetischen Simulationen berücksichtigt werden, um die Genauigkeit sicherzustellen.

Die relative Permeabilität gebundener NdFeB-Magnete korreliert mit ihrem Energieprodukt. Magnete mit Produkten niedrigerer Energie weisen relative Permeabilitätswerte nahe 1 auf, während die Permeabilität mit Produkten höherer Energie zunimmt. Eine Regressionsanalyse von Herstellerdaten ermöglicht eine sinnvolle Modellierung dieses Zusammenhangs.

Im Gegensatz zu gesinterten Magneten spezifizieren Hersteller in der Regel Energieproduktbereiche für Verbundmagnete mit Nennwerten in der Mitte. Bei FEMM-Materialdefinitionen vereinfacht die Annahme, dass die tatsächlichen Energieprodukte den Nennwerten entsprechen, die Modellierung.

In Ermangelung einer standardisierten Nomenklatur für gebundene Magnete verwendet FEMM ein „BNX“-Namenssystem, wobei „BN“ für „gebundenes NdFeB“ steht und „X“ das nominale Energieprodukt in MGOe darstellt. Beispielsweise bezeichnet BN5 einen gebundenen NdFeB-Magneten mit einem Energieprodukt von 5 MGOe.

FEMM umfasst gebundene NdFeB-Magnetqualitäten von 1 MGOe bis 10 MGOe in Schritten von 1 MGOe. In der folgenden Tabelle sind die Leistungsparameter dieser Sorten aufgeführt:

Die Verwendung der Parameter des gebundenen NdFeB-Magneten von FEMM ermöglicht genaue Leistungssimulationen und Designoptimierungen, einschließlich:

• Optimierung der Magnetgeometrie:Durch die Anpassung von Form und Abmessungen werden die Feldverteilung und die Flussnutzung verbessert.
• Notenauswahl:Auswahl geeigneter Magnetqualitäten basierend auf den Anwendungsanforderungen.
• Leistungsbewertung:Simulation des Verhaltens unter verschiedenen Betriebsbedingungen zur Beurteilung der Zuverlässigkeit.

Ein genaues Verständnis der Eigenschaften von gebundenen NdFeB-Magneten ist für die Designoptimierung von grundlegender Bedeutung. Die Parameter und Simulationsmöglichkeiten von FEMM liefern wertvolle Erkenntnisse für die Leistungsbewertung und Entscheidungsfindung. Diese Methodik erleichtert die Entwicklung wettbewerbsfähiger Produkte durch fundierte Magnetauswahl und -anwendung.