Nesen tehnoloģijai attīstoties augstas frekvences un liela ātruma virzienā, magnētu virpuļstrāvas zudumi ir kļuvuši par lielu problēmu. Jo īpašiNeodīma dzelzs bors(NdFeB) unSamarija kobalts(SmCo) magnētus vieglāk ietekmē temperatūra. Virpuļstrāvas zudums ir kļuvis par nopietnu problēmu.
Šīs virpuļstrāvas vienmēr izraisa siltuma veidošanos un pēc tam motoru, ģeneratoru un sensoru veiktspējas pasliktināšanos. Magnētu pretvirpuļstrāvas tehnoloģija parasti nomāc virpuļstrāvas rašanos vai nomāc inducētās strāvas kustību.
“Magnet Power” ir izstrādāta NdFeB un SmCo magnētu pretvirpuļstrāvas tehnoloģija.
Eddy Currents
Virpuļstrāvas rodas vadošos materiālos, kas atrodas mainīgā elektriskā laukā vai mainīgā magnētiskajā laukā. Saskaņā ar Faradeja likumu mainīgie magnētiskie lauki rada elektrību un otrādi. Rūpniecībā šo principu izmanto metalurģiskajā kausēšanā. Izmantojot vidējas frekvences indukciju, tīģelī esošie vadošie materiāli, piemēram, Fe un citi metāli, tiek inducēti, lai radītu siltumu, un visbeidzot cietie materiāli tiek izkausēti.
NdFeB magnētu, SmCo magnētu vai Alnico magnētu pretestība vienmēr ir ļoti zema. Parādīts 1. tabulā. Tāpēc, ja šie magnēti darbojas elektromagnētiskajās ierīcēs, mijiedarbība starp magnētisko plūsmu un vadošajām sastāvdaļām ļoti viegli rada virpuļstrāvas.
1. tabula NdFeB magnētu, SmCo magnētu vai Alnico magnētu pretestība
| Magnēti | Rpretestība (mΩ·cm) |
| Alnico | 0,03-0,04 |
| SmCo | 0,05-0,06 |
| NdFeB | 0,09-0,10 |
Saskaņā ar Lenca likumu virpuļstrāvas, kas rodas NdFeB un SmCo magnētos, izraisa vairākas nevēlamas sekas:
● Enerģijas zudums: Virpuļstrāvu ietekmē daļa magnētiskās enerģijas tiek pārvērsta siltumā, samazinot ierīces efektivitāti. Piemēram, dzelzs zudumi un vara zudumi virpuļstrāvas dēļ ir galvenais motoru efektivitātes faktors. Oglekļa emisiju samazināšanas kontekstā ļoti svarīga ir motoru efektivitātes uzlabošana.
● Siltuma ģenerēšana un demagnetizācija: Gan NdFeB, gan SmCo magnētiem ir maksimālā darba temperatūra, kas ir kritisks pastāvīgo magnētu parametrs. Siltums, ko rada virpuļstrāvas zudumi, izraisa magnētu temperatūras paaugstināšanos. Tiklīdz tiek pārsniegta maksimālā darba temperatūra, notiks atmagnetizācija, kas galu galā novedīs pie ierīces darbības samazināšanās vai nopietnām veiktspējas problēmām.
Īpaši pēc ātrgaitas motoru, piemēram, magnētisko gultņu motoru un gaisa gultņu motoru, izstrādes rotoru demagnetizācijas problēma ir kļuvusi pamanāmāka. 1. attēlā parādīts gaisa gultņa motora rotors ar ātrumu30 000RPM. Temperatūra beidzot paaugstinājās par aptuveni500°C, kā rezultātā magnēti tiek demagnetizēti.
1. att. a un c ir attiecīgi normālā rotora magnētiskā lauka diagramma un sadalījums.
b un d ir attiecīgi demagnetizēta rotora magnētiskā lauka diagramma un sadalījums.
Turklāt NdFeB magnētiem ir zema Kirī temperatūra (~320°C), kas padara tos demagnetizētus. SmCo magnētu kirī temperatūras diapazons ir no 750 līdz 820 °C. NdFeB ir vieglāk ietekmēt virpuļstrāva nekā SmCo.
Pretvirpuļstrāvas tehnoloģijas
Ir izstrādātas vairākas metodes, lai samazinātu virpuļstrāvas NdFeB un SmCo magnētos. Šī pirmā metode ir mainīt magnētu sastāvu un struktūru, lai palielinātu pretestību. Otrā metode, ko vienmēr izmanto inženierzinātnēs, lai izjauktu lielu virpuļstrāvas cilpu veidošanos.
1. Palieliniet magnētu pretestību
Gabay et.al ir pievienojuši CaF2, B2O3 SmCo magnētiem, lai uzlabotu pretestību, kas tiek palielināta no 130 μΩ cm līdz 640 μΩ cm. Tomēr (BH) max un Br ievērojami samazinājās.
2. Magnētu laminēšana
Magnētu laminēšana ir visefektīvākā metode inženierzinātnēs.
Magnēti tika sagriezti plānās kārtās un pēc tam salīmēti kopā. Saskarne starp diviem magnētu gabaliem ir izolācijas līme. Virpuļstrāvu elektriskais ceļš ir traucēts. Šo tehnoloģiju plaši izmanto ātrgaitas motoros un ģeneratoros. "Magnet Power" ir izstrādāts daudz tehnoloģiju, lai uzlabotu magnētu pretestību. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
Pirmais kritiskais parametrs ir pretestība. Ar “Magnet Power” ražoto laminēto NdFeB un SmCo magnētu pretestība ir lielāka par 2 MΩ·cm. Šie magnēti var ievērojami kavēt strāvas vadīšanu magnētā un pēc tam nomākt siltuma veidošanos.
Otrais parametrs ir līmes biezums starp magnētu gabaliem. Ja līmes slāņa biezums ir pārāk lielāks, tas izraisīs magnēta tilpuma samazināšanos, kā rezultātā samazināsies kopējā magnētiskā plūsma. “Magnet Power” var ražot laminētus magnētus ar līmes slāņa biezumu 0,05 mm.
3. Pārklājums ar augstas pretestības materiāliem
Izolācijas pārklājumi vienmēr tiek uzklāti uz magnētu virsmas, lai palielinātu magnētu pretestību. Šie pārklājumi darbojas kā barjeras, lai samazinātu virpuļstrāvu plūsmu uz magnēta virsmas. Vienmēr tiek izmantoti keramikas pārklājumi, piemēram, epoksīds vai parilēns.
Pretvirpuļstrāvas tehnoloģijas priekšrocības
Pretvirpuļstrāvas tehnoloģija ir būtiska, ko izmanto daudzos lietojumos ar NdFeB un SmCo magnētiem. Tostarp:
● Hātrgaitas motori: Ātrgaitas motoros, kas nozīmē, ka ātrums ir no 30 000 līdz 200 000 RPM, galvenā prasība ir apspiest virpuļstrāvu un samazināt siltumu. 3. attēlā parādīta parastā SmCo magnēta un pretvirpuļstrāvas SmCo salīdzinājuma temperatūra 2600 Hz. Ja parasto SmCo magnētu (kreisais sarkanais) temperatūra pārsniedz 300 ℃, pretvirpuļstrāvas SmCo magnētu (labās puses pirmā) temperatūra nepārsniedz 150 ℃.
●MRI aparāti: virpuļstrāvu samazināšana ir ļoti svarīga MRI, lai saglabātu sistēmu stabilitāti.
Pretvirpuļstrāvas tehnoloģija ir ļoti svarīga, lai uzlabotu NdFeB un SmCo magnētu veiktspēju daudzos lietojumos. Izmantojot laminēšanas, segmentācijas un pārklāšanas tehnoloģijas, var ievērojami samazināt virpuļstrāvas “Magnēt Power”. Pretvirpuļstrāvas NdFeB un SmCo magnētus ir iespējams izmantot mūsdienu elektromagnētiskajās sistēmās.
Izlikšanas laiks: 23. septembris 2024
