Il team di ingegneri di Bunting collabora con le aziende nella progettazione di molti prodotti magnetici, dall’ideazione alla produzione.  Questo progetto si concentrava sulla fattibilità del disegno, della produzione e della fornitura di un anello a magneti permanenti per produrre una forma d’onda con densità di flusso variabile in modo sinusoidale per un’applicazione di sensori.  Un’onda sinusoidale o sinusoide è una curva matematica che descrive un’oscillazione periodica regolare e forma un’onda continua.

Piano del progetto

In un progetto che va dalla fattibilità alla produzione, ci sono quattro fasi fondamentali:

1. Modellazione – la modellazione degli elementi finiti della geometria del magnete ha permesso agli ingegneri di valutare la fattibilità della produzione di una forma d’onda sinusoidale a densità di flusso variabile;
2. Materiale del magnete – esaminare tutti i materiali magnetici disponibili in grado di ottenere la forma d’onda della densità di flusso richiesta della giusta entità;
3. Magnetizzazione – considerare il metodo ottimale di magnetizzazione dell’anello magnetico, con particolare attenzione alla progettazione dell’elemento  di magnetizzazione;
4. Parametri operativi – valutare i potenziali problemi meccanici correlati all’elevata velocità di rotazione e alle alte temperature;

Modellazione dell’anello magnetico

La modellazione di elementi finiti 2D dell’anello magnetico ha determinato le dimensioni ottimali del magnete e il disegno dell’elemento per produrre una forma d’onda dalla densità di flusso con la più bassa distorsione armonica totale, il più vicino possibile alla superficie del magnete.  Oltre 750 test hanno fornito i dati necessari per concludere che per un magnete ad anello isotropo, attraverso un’attenta progettazione del dispositivo di magnetizzazione multipolare, è possibile disegnare un magnete che produca una forma d’onda con densità di flusso variabile sinusoidale, all’interno dello spazio disponibile, a una distanza di 1 mm dalla superficie del magnete.

Magnetizzazione

Il metodo di magnetizzazione dipende dal tipo di magnete.  L’energia richiesta per magnetizzare il magnete al neodimio legato era 7 volte superiore a quella della ferrite, il che avrebbe influito sulla progettazione del magnetizzatore e del sistema di controllo.

L’elemento magnetizzante comprende un avvolgimento con un gran numero di spire distribuite per ottenere una vera forma d’onda sinusoidale con una distorsione armonica molto bassa.

Sollecitazioni meccaniche

Il neodimio legato e i magneti in ferrite ceramica presentano attributi meccanici molto differenti.  Il team di progettazione ha preso in considerazione l’integrità fisica e le prestazioni magnetiche di entrambi i materiali in caso di funzionamento a velocità di rotazione elevate (circa 8000 giri al minuto) e in ambienti a temperatura elevata (fino a 120 °C). 

Conclusione

Il team di progetto ha concluso che l’anello con magnete in ferrite isotropa avrebbe prodotto una forma d’onda con densità di flusso sinusoidale della giusta ampiezza ed entro i limiti specificati di distorsione armonica totale. 

Inoltre, l’anello con magnete in ferrite costava il 10% in meno dell’anello in neodimio.  Questo ha permesso di recuperare il costo totale del lavoro di progettazione con un risparmio di materiale magnetico in un solo anno.  Questo progetto ha messo in evidenza i vantaggi finanziari e prestazionali della valutazione della progettazione del magnete in fase iniziale.

Prima di finalizzare il progetto sono state necessarie ulteriori ricerche.

Progettazione di magneti e gruppi magnetici

Bunting progetta, produce e fornisce una vasta gamma di magnetostati, magnetizzatori e gruppi magnetici.  Molti sono prodotti su misura per applicazioni specifiche.  Per ulteriori informazioni sui prodotti menzionati in questo articolo, o per progetti di gruppi magnetici e magneti su misura, siamo a disposizione:

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