Nyligen, när teknologin utvecklas mot hög frekvens och hög hastighet, har virvelströmsförlusten av magneter blivit ett stort problem. SpecielltNeodym Järn Bor(NdFeB) ochSamarium kobolt(SmCo)-magneter, påverkas lättare av temperatur. Virvelströmsförlusten har blivit ett stort problem.
Dessa virvelströmmar resulterar alltid i generering av värme och sedan försämring av prestanda i motorer, generatorer och sensorer. Antivirvelströmsteknologi för magneter undertrycker vanligtvis genereringen av virvelström eller undertrycker rörelsen av inducerad ström.
"Magnet Power" har utvecklats antivirvelströmstekniken för NdFeB- och SmCo-magneter.
Virvelströmmarna
Virvelströmmar alstras i ledande material som befinner sig i ett elektriskt växelfält eller växelmagnetfält. Enligt Faradays lag genererar alternerande magnetfält elektricitet och vice versa. Inom industrin används denna princip vid metallurgisk smältning. Genom medelfrekvent induktion induceras ledande material i degeln, såsom Fe och andra metaller, att alstra värme och slutligen smälts de fasta materialen.
Resistiviteten hos NdFeB-magneter, SmCo-magneter eller Alnico-magneter är alltid mycket låg. Visas i tabell 1. Därför, om dessa magneter fungerar i elektromagnetiska enheter, genererar interaktionen mellan det magnetiska flödet och de ledande komponenterna virvelströmmar mycket lätt.
Tabell 1 Resistiviteten hos NdFeB-magneter, SmCo-magneter eller Alnico-magneter
| Magneter | Resistivitet(mΩ·cm) |
| Alnico | 0,03-0,04 |
| SmCo | 0,05-0,06 |
| NdFeB | 0,09-0,10 |
Enligt Lenz's lag leder virvelströmmar som genereras i NdFeB- och SmCo-magneter till flera oönskade effekter:
● Energiförlust: På grund av virvelströmmar omvandlas en del av den magnetiska energin till värme, vilket minskar enhetens effektivitet. Till exempel är järnförlusten och kopparförlusten på grund av virvelström den viktigaste faktorn för motorernas effektivitet. I samband med minskning av koldioxidutsläpp är det mycket viktigt att förbättra motorernas effektivitet.
● Värmegenerering och avmagnetisering: Både NdFeB- och SmCo-magneterna har sin maximala driftstemperatur, vilket är en kritisk parameter för permanentmagneter. Värmen som genereras av virvelströmsförlust gör att temperaturen på magneterna stiger. När den maximala driftstemperaturen överskrids kommer avmagnetisering att inträffa, vilket så småningom kommer att leda till en minskning av enhetens funktion eller allvarliga prestandaproblem.
Speciellt efter utvecklingen av höghastighetsmotorer, såsom magnetiska lagermotorer och luftlagermotorer, har avmagnetiseringsproblemet för rotorer blivit mer framträdande. Figur 1 visar rotorn på en luftlagermotor med en hastighet på30 000RPM. Temperaturen steg så småningom med ca500°C, vilket resulterar i avmagnetisering av magneterna.
Fig1. a och c är magnetfältsdiagrammet respektive fördelningen av normalrotor.
b och d är magnetfältsdiagrammet respektive fördelningen av avmagnetiserad rotor.
Dessutom har NdFeB-magneter en låg Curie-temperatur (~320°C), vilket gör att de avmagnetiseras. Curie-temperaturerna för SmCo-magneter varierar mellan 750-820°C. NdFeB är lättare att påverkas av virvelström än SmCo.
Anti-Eddy Current Technologies
Flera metoder har utvecklats för att minska virvelströmmarna i NdFeB- och SmCo-magneter. Dessa första metoder är att ändra sammansättningen och strukturen hos magneter för att förbättra resistiviteten. Den andra metoden som alltid används inom teknik för att störa bildningen av stora virvelströmsslingor.
1. Förbättra resistiviteten hos magneter
Gabay et.al har lagts till CaF2, B2O3 till SmCo-magneter för att förbättra resistiviteten, som ökade från 130 μΩ cm till 640 μΩ cm. Dock minskade (BH)max och Br signifikant.
2. Laminering av magneter
Att laminera magneterna är den mest effektiva metoden inom teknik.
Magneterna skars i tunna lager och limmades sedan ihop dem. Gränssnittet mellan två bitar av magneter är isolerande lim. Den elektriska vägen för virvelströmmarna är störd. Denna teknik används ofta i höghastighetsmotorer och generatorer. "Magnet Power" har utvecklats många tekniker för att förbättra resistiviteten hos magneter. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
Den första kritiska parametern är resistiviteten. Resistiviteten hos laminerade NdFeB- och SmCo-magneter producerade av "Magnet Power" är högre än 2 MΩ·cm. Dessa magneter kan avsevärt hämma strömledningen i magneten och sedan undertrycka värmegenereringen.
Den andra parametern är tjockleken på limet mellan bitar av magneter. Om tjockleken på limskiktet är för högre kommer det att göra att volymen på magneten minskar, vilket resulterar i en minskning av det totala magnetiska flödet. "Magnet Power" kan producera laminerade magneter med tjockleken på limskiktet på 0,05 mm.
3. Beläggning med material med hög resistivitet
Isolerande beläggningar appliceras alltid på magneternas yta för att förbättra resistiviteten hos magneter. Dessa beläggningar fungerar som barriärer för att minska flödet av virvelströmmar på magnetens yta. Såsom epoxi eller parylen, av keramiska beläggningar används alltid.
Fördelar med Anti-Eddy Current Technology
Antivirvelströmsteknik är viktig för användning i många applikationer med NdFeB- och SmCo-magneter. Inklusive:
● Hhöghastighetsmotorer: I höghastighetsmotorer, vilket innebär att varvtalet är mellan 30 000-200 000 RPM, för att undertrycka virvelströmmen och att minska värmen är nyckelkravet. Figur 3 visar jämförelsetemperaturen för normal SmCo-magnet och antivirvelström SmCo i 2600Hz. När temperaturen på normala SmCo-magneter (vänster röd) överstiger 300 ℃, överstiger inte temperaturen på antivirvelströms-SmCo-magneter (höger bule en) 150 ℃.
●MRI-maskiner: Att minska virvelströmmar är avgörande vid MRT för att upprätthålla stabiliteten i systemen.
Antivirvelströmsteknik är mycket viktig för att förbättra prestandan hos NdFeB- och SmCo-magneter i många applikationer. Genom att använda laminerings-, segmenterings- och beläggningsteknologier kan virvelströmmarna reduceras avsevärt i "Magnet Power". Antivirvelströmmagneterna NdFeB och SmCo är möjliga att applicera i moderna elektromagnetiska system.
Posttid: 2024-09-23
