Magnetvorrichtungsspule für Magnetringsensor-Projekt

Das Ingenieurteam von Bunting erarbeitet mit dem Kunden gemeinsam Magnetproduktdesigns – vom Konzept bis zur Herstellung. Dieses Projekt konzentrierte sich auf die Machbarkeit der Entwicklung, Herstellung und Lieferung eines Permanentmagnetrings zur Erzeugung einer sinusförmig variierenden Flussdichte-Wellenform für eine Sensoranwendung.  Eine Sinuswelle oder Sinuskurve ist eine mathematische Kurve, die eine gleichmäßige periodische Schwingung beschreibt und eine kontinuierliche Welle bildet.

Projektplan

Bei einem Projekt, von der Machbarkeitsstudie bis zur Herstellung, gibt es vier wichtige Phasen:

1. Modellierung – Die Finite-Elemente-Modellierung der Magnetgeometrie ermöglichte es den Ingenieuren die sinusförmig variierenden Flussdichte-Wellenform zu bewerten;
2. Magnetwerkstoff – Prüfung aller verfügbaren Magnetwerkstoffe, mit denen sich die erforderliche Flussdichte-Wellenform in der benötigten Größenordnung erzielen lässt;
3. Magnetisierung – Erwägung der optimalen Methode zur Magnetisierung des Magnetrings mit besonderem Augenmerk auf der Konstruktion der Magnetisierungsvorrichtung;
4. Betriebsparameter – Evaluierung möglicher mechanischer Probleme im Zusammenhang mit der hohen Drehzahl und den hohen Temperaturen

Magnetring-Modellierung

Die 2D-Finite-Elemente-Modellierung des Magnetrings ergab die optimale Magnetgröße und das optimale Vorrichtungsdesign, um eine Flussdichte-Wellenform mit der geringsten harmonischen Gesamtverzerrung so nah wie möglich an der Magnetoberfläche zu erzeugen.  Mehr als 750 Tests lieferten die notwendigen Daten, um zu zeigen, dass es mit isotropen Ringmagneten und einer sorgfältigen Konstruktion der mehrpoligen Magnetisierungsvorrichtung möglich ist, einen Magneten so zu kreieren, welcher innerhalb des verfügbaren Raums in einem Abstand von 1 mm über der Magnetoberfläche eine sinusförmig variierende Flussdichte-Wellenform erzeugt.

Magnetisierung

Der Magnettyp bestimmt die Art der Magnetisierung.  Die für die Magnetisierung des gebundenen Neodym-Magneten erforderliche Energie war siebenmal höher als die für den Ferritmagneten, was sich auf das Design des Magnetisiergeräts und des Steuersystems auswirkt.

Die Magnetisierungsvorrichtung enthält eine Wicklung mit einer großen Anzahl verteilter Windungen, um eine echte Sinuswellenform mit sehr geringer harmonischer Verzerrung zu erreichen.

Mechanische Beanspruchungen

Die gebundenen Neodym- und Keramik-Ferrit-Magnete haben sehr unterschiedliche mechanische Eigenschaften.  Das Entwicklungsteam berücksichtigte die physikalische Integrität und die magnetische Leistung beider Materialien beim Betrieb mit hohen Drehzahlen (ca. 8000 U/min) und in Umgebungen mit höheren Temperaturen (bis zu 120 °C). 

Schlussfolgerung

Das Projektteam kam zu dem Schluss, dass ein isotroper Ferrit-Magnetring eine sinusförmige Flussdichte-Wellenform mit der richtigen Größenordnung innerhalb der vorgegebenen Grenzen der harmonischen Gesamtverzerrung erzeugt. 

Außerdem waren die Kosten des Ferrit-Magnetrings um 10 % niedriger als die Kosten des Neodymrings.  Dies führte dazu, dass die Gesamtkosten für die Planungsarbeit in Form von Materialeinsparungen innerhalb eines einzigen Jahres kompensiert werden konnten.  Dieses Projekt hob die finanziellen und leistungsbezogenen Vorteile einer frühzeitigen Bewertung des Magnetdesigns hervor.

Vor der Fertigstellung des Designs waren weitere Untersuchungen erforderlich.

Design von Magneten und Magnetbaugruppen

Bunting entwirft, fertigt und liefert eine breite Palette von Magneten, Magneteinrichtern, Magnetisiergeräten und magnetischen Baugruppen.  Viele sind für bestimmte Anwendungen maßgeschneidert.  Für weitere Informationen zu den in diesem Artikel erwähnten Produkten oder für maßgeschneiderte Magnetbaugruppen- und Magnetdesigns kontaktieren Sie uns bitte über:

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