Recent, pe măsură ce tehnologia se dezvoltă spre înaltă frecvență și viteză mare, pierderea curenților turbionari a magneților a devenit o problemă majoră. Mai ales celNeodim Fier Bor(NdFeB) șiSamarium CobaltMagneții (SmCo), sunt mai ușor afectați de temperatură. Pierderea curenților turbionari a devenit o problemă majoră.
Acești curenți turbionari au întotdeauna ca rezultat generarea de căldură și apoi degradarea performanței motoarelor, generatoarelor și senzorilor. Tehnologia anti-curenți turbionari a magneților suprimă de obicei generarea de curent turbionar sau suprimă mișcarea curentului indus.
„Magnet Power” a fost dezvoltată tehnologia anti-curenti turbionari a magneților NdFeB și SmCo.
Curenții Eddy
Curenții turbionari sunt generați în materiale conductoare care se află într-un câmp electric alternativ sau un câmp magnetic alternativ. Conform legii lui Faraday, câmpurile magnetice alternative generează electricitate și invers. În industrie, acest principiu este utilizat în topirea metalurgică. Prin inducția de frecvență medie, materialele conductoare din creuzet, cum ar fi Fe și alte metale, sunt induse să genereze căldură și, în final, materialele solide sunt topite.
Rezistivitatea magneților NdFeB, a magneților SmCo sau a magneților Alnico este întotdeauna foarte scăzută. Prezentat în tabelul 1. Prin urmare, dacă acești magneți funcționează în dispozitive electromagnetice, interacțiunea dintre fluxul magnetic și componentele conductoare generează foarte ușor curenți turbionari.
Tabelul 1 Rezistivitatea magneților NdFeB, a magneților SmCo sau a magneților Alnico
| Magneți | Rrezistivitate (mΩ·cm) |
| Alnico | 0,03-0,04 |
| SmCo | 0,05-0,06 |
| NdFeB | 0,09-0,10 |
Conform legii lui Lenz, curenții turbionari generați în magneții NdFeB și SmCo conduc la mai multe efecte nedorite:
● Pierderi de energie: Din cauza curenților turbionari, o parte din energia magnetică este convertită în căldură, reducând eficiența dispozitivului. De exemplu, pierderea de fier și pierderea de cupru din cauza curentului turbionar este principalul factor de eficiență al motoarelor. În contextul reducerii emisiilor de carbon, îmbunătățirea eficienței motoarelor este foarte importantă.
● Generare de căldură și demagnetizare: Atât magneții NdFeB, cât și SmCo au temperatura lor maximă de funcționare, care este un parametru critic al magneților permanenți. Căldura generată de pierderea curenților turbionari determină creșterea temperaturii magneților. Odată depășită temperatura maximă de funcționare se va produce demagnetizarea, ceea ce va duce în cele din urmă la o scădere a funcției dispozitivului sau la probleme serioase de performanță.
În special după dezvoltarea motoarelor de mare viteză, cum ar fi motoarele cu rulmenți magnetici și motoarele cu rulmenți cu aer, problema demagnetizării rotoarelor a devenit mai proeminentă. Figura 1 prezintă rotorul unui motor cu rulment de aer cu o viteză de30.000RPM. Temperatura a crescut în cele din urmă cu aproximativ500°C, rezultând demagnetizarea magneților.
Fig1. a și c este diagrama câmpului magnetic și, respectiv, distribuția rotorului normal.
b și d este diagrama câmpului magnetic și, respectiv, distribuția rotorului demagnetizat.
În plus, magneții NdFeB au o temperatură Curie scăzută (~320°C), ceea ce îi face demagnetizați. Temperaturile curie ale magneților SmCo variază între 750-820°C. NdFeB este mai ușor de afectat de curent turbionar decât SmCo.
Tehnologii anti-curenți turbionari
Au fost dezvoltate mai multe metode pentru a reduce curenții turbionari în magneții NdFeB și SmCo. Această primă metodă este de a schimba compoziția și structura magneților pentru a spori rezistivitatea. A doua metodă care este întotdeauna utilizată în inginerie pentru a perturba formarea buclelor mari de curent turbionar.
1.Îmbunătățiți rezistivitatea magneților
Gabay și colab. au fost adăugate CaF2, B2O3 la magneții SmCo pentru a îmbunătăți rezistivitatea, care a crescut de la 130 μΩ cm la 640 μΩ cm. Cu toate acestea, (BH)max și Br au scăzut semnificativ.
2. Laminarea magneților
Laminarea magneților, este cea mai eficientă metodă în inginerie.
Magneții au fost tăiați în straturi subțiri și apoi lipiți împreună. Interfața dintre două bucăți de magneți este lipici izolator. Calea electrică pentru curenții turbionari este întreruptă. Această tehnologie este utilizată pe scară largă în motoarele și generatoarele de mare viteză. „Magnet Power” au fost dezvoltate o mulțime de tehnologii pentru a îmbunătăți rezistivitatea magneților. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
Primul parametru critic este rezistivitatea. Rezistivitatea magneților laminati NdFeB și SmCo produși de „Magnet Power” este mai mare de 2 MΩ·cm. Acești magneți pot inhiba semnificativ conducerea curentului în magnet și apoi pot suprima generarea de căldură.
Al doilea parametru este grosimea lipiciului dintre bucățile de magneți. Dacă grosimea stratului de lipici este prea mare, va duce la scăderea volumului magnetului, rezultând o scădere a fluxului magnetic general. „Magnet Power” poate produce magneți laminati cu grosimea stratului de lipici de 0,05 mm.
3. Acoperire cu materiale de înaltă rezistivitate
Straturile izolante sunt aplicate întotdeauna pe suprafața magneților pentru a spori rezistivitatea magneților. Aceste acoperiri acționează ca bariere, pentru a reduce fluxul de curenți turbionari pe suprafața magnetului. Cum ar fi epoxidice sau parilenă, sunt întotdeauna utilizate acoperiri ceramice.
Beneficiile tehnologiei anti-curenți turbionari
Tehnologia anti-curenți turbionari este esențială aplicată în multe aplicații cu magneți NdFeB și SmCo. Inclusiv:
● Hmotoare de mare viteză: În motoarele de mare viteză, ceea ce înseamnă că viteza este între 30.000-200.000 RPM, pentru a suprima curentul turbionar și pentru a reduce căldura este cerința cheie. Figura 3 arată temperatura de comparație a magnetului SmCo normal și SmCo anti-current turbionar la 2600Hz. Când temperatura magneților SmCo normali (cel stânga roșu) depășește 300 ℃, temperatura magneților SmCo anti-curenți turbionari (bule din dreapta) nu depășește 150 ℃.
●Aparate RMN: Reducerea curenților turbionari este critică în RMN pentru a menține stabilitatea sistemelor.
Tehnologia anti-curenți turbionari este foarte importantă pentru îmbunătățirea performanței magneților NdFeB și SmCo în multe aplicații. Prin utilizarea tehnologiilor de laminare, segmentare și acoperire, curenții turbionari pot fi reduse semnificativ în „Magnet Power”. Magneții anti-curenți turbionari NdFeB și SmCo pot fi aplicați în sisteme electromagnetice moderne.
Ora postării: 23-sept-2024
