For nylig, efterhånden som teknologien udvikler sig mod høj frekvens og høj hastighed, er hvirvelstrømtabet af magneter blevet et stort problem. Især denNeodym Jern Bor(NdFeB) ogSamarium kobolt(SmCo) magneter, påvirkes lettere af temperaturen. Hvirvelstrømstabet er blevet et stort problem.
Disse hvirvelstrømme resulterer altid i generering af varme og derefter forringelse af ydeevnen i motorer, generatorer og sensorer. Anti-hvirvelstrømsteknologi af magneter undertrykker normalt genereringen af hvirvelstrøm eller undertrykker bevægelsen af induceret strøm.
"Magnet Power" er udviklet anti-eddy-current teknologien af NdFeB og SmCo magneter.
Hvirvelstrømme
Hvirvelstrømme genereres i ledende materialer, som er i et vekslende elektrisk felt eller vekslende magnetfelt. Ifølge Faradays lov genererer vekslende magnetiske felter elektricitet og omvendt. I industrien bruges dette princip ved metallurgisk smeltning. Gennem middelfrekvent induktion induceres ledende materialer i diglen, såsom Fe og andre metaller, til at generere varme, og til sidst smeltes de faste materialer.
Resistiviteten af NdFeB-magneter, SmCo-magneter eller Alnico-magneter er altid meget lav. Vist i tabel 1. Derfor, hvis disse magneter fungerer i elektromagnetiske enheder, genererer interaktionen mellem den magnetiske flux og ledende komponenter meget let hvirvelstrømme.
Tabel 1 Resistiviteten af 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 |
Ifølge Lenz's lov fører hvirvelstrømme genereret i NdFeB- og SmCo-magneter til flere uønskede virkninger:
● Energitab: På grund af hvirvelstrømme omdannes en del af den magnetiske energi til varme, hvilket reducerer enhedens effektivitet. For eksempel er jerntabet og kobbertabet på grund af hvirvelstrøm den vigtigste faktor for effektiviteten af motorer. I forbindelse med reduktion af kulstofemission er det meget vigtigt at forbedre motorernes effektivitet.
● Varmedannelse og afmagnetisering: Både NdFeB- og SmCo-magneterne har deres maksimale driftstemperatur, hvilket er en kritisk parameter for permanente magneter. Varmen genereret af hvirvelstrømtab får magneternes temperatur til at stige. Når den maksimale driftstemperatur er overskredet, vil der forekomme afmagnetisering, hvilket i sidste ende vil føre til et fald i enhedens funktion eller alvorlige ydeevneproblemer.
Især efter udviklingen af højhastighedsmotorer, såsom magnetiske lejemotorer og luftlejemotorer, er afmagnetiseringsproblemet med rotorer blevet mere fremtrædende. Figur 1 viser rotoren på en luftlejemotor med en hastighed på30.000RPM. Temperaturen steg til sidst med ca500°C, hvilket resulterer i afmagnetisering af magneterne.
Fig. 1. a og c er henholdsvis magnetfeltdiagrammet og fordelingen af normalrotoren.
b og d er henholdsvis magnetfeltdiagrammet og fordelingen af afmagnetiseret rotor.
Ydermere har NdFeB-magneter en lav Curie-temperatur (~320°C), hvilket gør dem til afmagnetisering. Curie-temperaturerne for SmCo-magneter ligger mellem 750-820°C. NdFeB er lettere at blive påvirket af hvirvelstrøm end SmCo.
Anti-eddy aktuelle teknologier
Der er udviklet adskillige metoder til at reducere hvirvelstrømmene i NdFeB- og SmCo-magneter. Disse første metoder er at ændre sammensætningen og strukturen af magneter for at øge resistiviteten. Den anden metode, som altid bruges i teknik til at forstyrre dannelsen af store hvirvelstrømsløkker.
1. Forøg magneternes resistivitet
Gabay et.al er blevet tilføjet CaF2, B2O3 til SmCo-magneter for at forbedre resistiviteten, som blev forbedret fra 130 μΩ cm til 640 μΩ cm. Imidlertid faldt (BH)max og Br signifikant.
2. Laminering af magneter
Laminering af magneterne er den mest effektive metode inden for teknik.
Magneterne blev skåret i tynde lag og derefter limet dem sammen. Grænsefladen mellem to stykker magneter er isolerende lim. Den elektriske vej for hvirvelstrømmene er afbrudt. Denne teknologi er meget udbredt i højhastighedsmotorer og generatorer. "Magnet Power" er blevet udviklet en masse teknologier for at forbedre resistiviteten af magneter. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
Den første kritiske parameter er resistiviteten. Resistiviteten af laminerede NdFeB- og SmCo-magneter produceret af "Magnet Power" er højere end 2 MΩ·cm. Disse magneter kan væsentligt hæmme ledningen af strøm i magneten og derefter undertrykke varmeudviklingen.
Den anden parameter er tykkelsen af limen mellem stykker af magneter. Hvis tykkelsen af limlaget er for højere, vil det få magnetens volumen til at falde, hvilket resulterer i et fald i den samlede magnetiske flux. "Magnet Power" kan producere laminerede magneter med tykkelsen af limlaget på 0,05 mm.
3. Belægning med højresistivitetsmaterialer
Isolerende belægninger påføres altid på overfladen af magneter for at øge magneternes resistivitet. Disse belægninger fungerer som barrierer for at reducere strømmen af hvirvelstrømme på magnetens overflade. Såsom epoxy eller parylen, af keramiske belægninger bruges altid.
Fordele ved Anti-Eddy Current-teknologi
Anti-hvirvelstrømsteknologi er essentiel anvendt i mange applikationer med NdFeB- og SmCo-magneter. Inklusive:
● Hhøjhastighedsmotorer: I højhastighedsmotorer, hvilket betyder, at hastigheden er mellem 30.000-200.000 RPM, for at undertrykke hvirvelstrømmen og at reducere varmen er nøglekravet. Figur 3 viser sammenligningstemperaturen for normal SmCo-magnet og anti-hvirvelstrøm SmCo i 2600Hz. Når temperaturen på normale SmCo-magneter (rød til venstre) overstiger 300 ℃, overstiger temperaturen på anti-hvirvelstrøms-SmCo-magneter (højre bule en) ikke 150 ℃.
●MR maskiner: Reduktion af hvirvelstrømme er kritisk i MRI for at opretholde systemernes stabilitet.
Anti-hvirvelstrømsteknologi er meget vigtig for at forbedre ydeevnen af NdFeB- og SmCo-magneter i mange applikationer. Ved at bruge laminerings-, segmenterings- og belægningsteknologier kan hvirvelstrømmene reduceres betydeligt i "Magnet Power". Anti-hvirvelstrøm NdFeB og SmCo magneter er mulige at blive anvendt i moderne elektromagnetiske systemer.
Indlægstid: 23. september 2024
