La forma e la magnetizzazione di ogni magnete permanente influenzano il suo utilizzo. Determina la distribuzione del campo magnetico all'esterno del magnete e l'intensità del campo magnetico. In generale, esistono quattro tipi di magnetizzazione: assiale, radiale, diametrale e multipolare. A seconda del materiale utilizzato e dell'applicazione, le forme più comuni dei magneti permanenti sono rettangolari, cilindriche, ad anello, sferiche, a barra e a disco, in dimensioni diverse, che variano da pochi millimetri a decimetri.
Come ispezionare le distribuzioni del campo magnetico di magneti permanenti di diverse dimensioni, forme e tipologie
Magneti permanenti di diverse dimensioni, forme e tipologie
I magneti grandi sono più forti di quelli piccoli, ma non sempre. La loro forza dipende dal materiale del magnete. La maggior parte dei magneti permanenti è prodotta con uno di questi quattro materiali: Neodimio-Ferro-Boro (NdFeB), ceramica (ferrite), AlNiCo e Samario Cobalto (SmCo). I magneti NdFeB sono il tipo più diffuso di magneti di terre rare. Sono abbastanza forti da contenere una grande quantità di flusso senza essere troppo fragili, abbastanza leggeri da poter essere facilmente modellati in qualsiasi forma e possono resistere alle alte temperature.
Tre comuni sistemi di misurazione del campo magnetico
La domanda di magneti è aumentata in diversi settori, come i sistemi di sensori, la produzione di attuatori, le fonti di energia rinnovabili, l'elettronica e i dispositivi medici. Soprattutto l'industria dei motori elettrici, uno dei maggiori consumatori finali di magneti permanenti, svolge un ruolo centrale nell'influenzare positivamente la loro domanda a causa dell'urbanizzazione, dell'industrializzazione, del trasporto pulito e della crescente domanda di automazione. Inoltre, si prevede che l'espansione degli impianti eolici, dovuta alla crescita della popolazione, alle sfide del cambiamento climatico e all'aumento della domanda di energia elettrica, favorirà la crescita del mercato nei prossimi anni.
Oltre un terzo della produzione di magneti permanenti è stato utilizzato per la produzione di vari motori a magneti permanenti. I vantaggi sono il risparmio di rame, il risparmio energetico, la riduzione del peso, le dimensioni ridotte e l'elevata potenza specifica. Tuttavia, la complessità della progettazione e le tolleranze di produzione stanno aumentando per garantire il funzionamento e le prestazioni ottimali di questi motori in tutte le condizioni. Ciò significa che le apparecchiature di misura del campo magnetico sono necessarie per misurare e analizzare la qualità dei magneti individualmente e all'interno dei prodotti finali. Attualmente, diversi sistemi di misurazione possono misurare il campo magnetico dei magneti. Questi variano da un semplice misuratore di Gauss a un avanzato sistema di scansione con sensori multi-Hall:
Misuratore di Gauss
Un misuratore di Gauss è un dispositivo elettronico portatile con una sonda a sensore di Hall che misura l'intensità di campo perpendicolare alla sonda.. Sulla punta della sonda, un sensore di Hall misura la tensione indotta dal campo magnetico, che è proporzionale alla densità del flusso magnetico. Sul display del misuratore viene visualizzato il valore del campo Gauss. A seconda dei tipi di misurazione, esistono sonde diverse, come quelle assiali o trasversali.
Quando si misura il campo magnetico di un magnete con un misuratore di Gauss, diversi fattori influenzano il risultato della misurazione. risultato della misurazionecome l'orientamento della sonda rispetto al magnete e la distanza dal magnete. Per ottenere buoni risultati è necessario un precisione per ottenere buoni risultati. Ciò è particolarmente difficile per i magneti con una distribuzione disomogenea del campo magnetico, come i magneti multipolari, poiché piccole variazioni di posizione possono influenzare significativamente il campo magnetico misurato.
Flussimetro
Un flussimetro (misuratore di bobine di Helmholtz) è progettato per misurare la quantità di flusso magnetico generato da una superficie magnetica di un magnete permanente. Viene utilizzato nei laboratori di fisica per testare le proprietà dei materiali. Con un flussimetro, un magnete permanente può essere caratterizzato semplicemente passando attraverso il centro di una bobina di Helmholtz con un volume centrale aperto basato su una relazione fisica tra il numero di avvolgimenti delle bobine e la variazione del flusso magnetico attraverso le bobine.
Un flussimetro è più difficile da usare e più complesso di un misuratore di Gauss.
In breve, un misuratore di Gauss e un flussimetro sono strumenti adatti a misurare alcune proprietà di base di un magnete, come il valore di picco del campo magnetico e il flusso magnetico. Tuttavia, con gli strumenti portatili, i risultati possono essere piuttosto imprecisi. Il software di questi strumenti è piuttosto elementare. Questi sistemi di misura non sono in grado di rispondere a tutte le domande complesse sui problemi magnetici relativi ai singoli magneti, come le disomogeneità, le asimmetrie Nord/Sud e i problemi magnetici inerenti ai gruppi di magneti del rotore, come i problemi di NVH (rumore, vibrazioni e durezza).
Scanner a campo magnetico avanzato
L'avanzato scanner per campi magnetici(Combi Scanner) di Magcam, uno stadio di scansione motorizzato a 4 assi, è progettato per misurare le distribuzioni di campo magnetico di magneti permanenti di diversi tipi, forme e dimensioni. Da singoli magneti e gruppi di magneti a rotori di magneti permanenti (radiali e assiali). Il Combi Scanner è in grado di mappare i campi magnetici 3D con elevata precisione e risoluzione spaziale grazie a una telecamera per campi magnetici integrata. È dotato di un avanzato array 2D di sensori Hall on-chip con oltre 16.000 punti di misura.
Il Combi Scanner dispone di due modalità di misurazione:
Modalità portale per magneti piatti e gruppi di magneti
Nella modalità portale, la telecamera per campi magnetici è puntata verso il basso per misurare le distribuzioni di campo magnetico di magneti piatti e gruppi magnetici di dimensioni da pochi millimetri fino a 290 mm x 290 mm x 250 mm (LxPxH).
La telecamera per campi magnetici può misurare grandi aree magnetiche ad alta velocità. È circa 30 volte più veloce delle apparecchiature a sonda singola. La distanza tra la telecamera e il magnete può essere di soli 0,5 mm, garantendo la migliore precisione del campo magnetico (il miglior rapporto segnale/rumore). Con MagScope, il software sviluppato internamente da Magcam, è possibile automatizzare completamente la procedura di misura e analisi. La distribuzione del campo magnetico magnetico di un magnete contiene una grande quantità di informazioni sulle proprietà e sulla qualità del magnete. MagScope include numerose funzioni di analisi per estrarre le proprietà rilevanti di un magnete per qualsiasi applicazione.
Modalità rotore per rotori PM, magneti ad anello e gruppi magnetici circolari
In modalità rotore viene aggiunto uno stadio rotante. La telecamera per campi magnetici 3D è puntata in avanti per misurare rotori radiali a magneti permanenti (fino a 500 mm di diametro e 290 mm di lunghezza assiale) e segmenti di magneti curvi.
Lo scanner per campi magnetici di Magcam è in grado di misurare in pochi secondi la distribuzione del campo magnetico sull'intera superficie del rotore con elevate risoluzioni assiali e angolari a distanze radiali ravvicinate. Con il software MagScope è possibile effettuare un'analisi completa del rotore per determinare la simmetria dei poli Nord/Sud, la misurazione/conteggio automatico dei poli, l'analisi di Fourier delle armoniche per il rumore, le vibrazioni, l'analisi della coppia cogging, i difetti dei materiali e molto altro ancora. I segmenti di magnete curvi possono essere inseriti in un supporto e misurati in modo analogo ai rotori.
Per altri magneti specifici, come i piccoli magneti piatti (~1mm), i grandi motori industriali, i grandi magneti delle turbine eoliche e i rotori esterni o interni dei magneti permanenti, Magcam ha altre soluzioni che forniscono misure ad alta precisione e ad alta velocità, adatte alla produzione, al controllo qualità e agli ambienti di ricerca e sviluppo.
Gli esperti Magcam possono aiutarvi a scegliere la soluzione di misura del campo magnetico più adatta alla vostra situazione.
