Comprensión de la dirección anisotrópica en NdFeB sinterizado
Los imanes de neodimio sinterizados son anisotrópicos: tienen una dirección de magnetización preferida que se establece durante la presión en un campo magnético. El compacto verde (polvo no sinterizado) se alinea en un campo magnético de 1,5-2,0 Tesla y luego se sinteriza. Después de la sinterización, el imán sólo puede magnetizarse en esa dirección de alineación original. La magnetización en cualquier otra dirección produce un campo débil e inestable (normalmente entre el 10 y el 20 % del Br de la dirección alineada). En consecuencia, no se puede "remagnetizar" un bloque presionado axialmente para convertirlo en uno diametralmente magnetizado.
Por lo tanto, especificar la dirección de magnetización es una decisión de diseño que determina las herramientas de prensado y el proceso de fabricación. Para una forma de imán determinada, generalmente hay dos direcciones de alineación posibles (por ejemplo, a lo largo del espesor versus a lo largo). El cliente debe elegir en función de la ruta de flujo requerida por la aplicación.
Explicación de la magnetización axial, diametral y radial
Para un imán cilíndrico (altura H, diámetro D):
Magnetización axial: polos magnéticos en las dos caras circulares (norte en la cara superior, sur en la cara inferior). El campo es paralelo al eje del cilindro. Se utiliza en acoplamientos de imanes permanentes, motores de flujo axial y resortes magnéticos.
Magnetización diametral: polos magnéticos en lados opuestos de la superficie exterior del cilindro (norte en un lado, sur 180 grados opuestos). El campo es perpendicular al eje y pasa por el diámetro. Se utiliza en motores de ventilador de CC sin escobillas de un solo-par, sensores de efecto Hall y codificadores giratorios pequeños.
Magnetización radial: específica para imanes anulares (OD, ID). Los polos están en superficies cilíndricas internas y externas (norte en OD, sur en ID o viceversa). El flujo fluye radialmente. Se utiliza en rotores de alta-velocidad con anillos multipolares y en cojinetes magnéticos.
Multi-polo diametral/radial: los imanes se magnetizan con múltiples polos alternos alrededor de la circunferencia (por ejemplo, 4-polos, 8 polos, 12 polos). Requiere un dispositivo de magnetización multipolar después del prensado.
Cuándo elegir la magnetización radial para rotores de alta-velocidad
Para rotores de imanes permanentes de alta-velocidad (por encima de 20 000 rpm), los imanes de arco montados en superficie-están sujetos a fuerzas centrífugas. Un imán anular multipolar magnetizado radialmente (un anillo de una sola pieza con polos alternos en su diámetro exterior) no tiene segmentos pegados: es un anillo sinterizado monolítico. Esto elimina el riesgo de desprendimiento del segmento. Los anillos radiales también producen un perfil de campo magnético más suave en comparación con los arcos segmentados, lo que reduce la ondulación del par entre un 30 y un 50 %.
Sin embargo, los anillos radiales requieren dispositivos de magnetización especializados (bobinas alrededor de la circunferencia del anillo). El costo del dispositivo es mayor ($2000-5000 por número de polos) que el de los imanes axiales/diametrales, pero el dispositivo es reutilizable para todos los anillos de las mismas dimensiones y número de polos.
Para diámetros de rotor de 20 mm a 150 mm, ofrecemos anillos magnetizados radialmente con 2 a 16 polos. Espesor mínimo de pared: 3 mm para una sinterización fiable y sin grietas.
Cómo la dirección de la magnetización afecta los costos de herramientas
Los costos de herramientas y fabricación varían significativamente:
| Dirección de magnetización | Complejidad de las herramientas de prensado | Costo del accesorio de magnetización (para personalizado) | Rendimiento típico (%) |
|---|---|---|---|
| Axial (a través del espesor) | Simple (molde de placas paralelas) | Bajo ($300-500) | 95-98% |
| Axial (a través de la longitud) para bloques | Estándar | Bajo | 92-96% |
| Diametral sobre cilindro | Sencillo pero requiere orientación especial. | Mediano ($800-1500) | 85-90% (mayor rechazo debido a error de alineación) |
| Anillo radial, unipolar (ID/OD) | Complejo (requiere flujo de polvo orientado) | Mediano ($1000-2000) | 80-85% |
| Anillo radial, multi-polo (4+ polos) | muy complejo | Alto ($3000-6000) | 70-80% |
| Halbach-tipo ángulo personalizado | Sólo herramientas especiales | Accesorio personalizado ($5000+) | 60-75% |
Para la creación de prototipos, recomendamos utilizar imanes unidos isotrópicos o magnetización estándar en formas simples y luego pasar a sinterizado anisotrópico para la producción después de la validación del diseño.
Para imanes de motor personalizados que requieren direcciones de magnetización específicas (axial, diametral, radial o multi{0}}polo), visite nuestra página de productos Rotor Magnet. Suministramos accesorios de magnetización con cada pedido, lo que le permite verificar la polaridad antes del ensamblaje.
Para analizar el patrón de flujo y la intensidad de campo requeridos por su motor, comuníquese con nuestro equipo técnico. Proporcionamos verificación de la dirección de magnetización mediante sondas Hall y bobinas de Helmholtz.
Preguntas frecuentes
P: ¿Puedo magnetizar el mismo anillo de neodimio primero axialmente y luego diametralmente?
R: No. Una vez magnetizado en una dirección, el imán conserva esa orientación. Intentar una segunda dirección de magnetización desmagnetiza el material o crea un estado multi-complejo con un flujo total un 50 % menor.
P: ¿Cómo especifico la dirección de magnetización en un dibujo para un bloque magnético personalizado?
R: Utilice una flecha denominada "Dirección de magnetización" en el dibujo. Muestra la flecha relativa a las dimensiones de la pieza. Proporcione un archivo CAD 3D (STEP o STL) con la flecha modelada como referencia. Lo confirmamos mediante dibujo de devolución.
P: ¿Cuál es la cantidad máxima de polos que se pueden magnetizar en un anillo radial de 30 mm de diámetro?
R: Hasta 16 polos (22,5 grados por polo). Arco polar mínimo: 5 mm en OD. Para un mayor número de polos (p. ej., 24 polos con un diámetro exterior de 30 mm), el material magnetizable entre los polos se vuelve demasiado estrecho, lo que provoca grandes fugas. Utilice el análisis FE para comprobarlo.
