Nedavno, kako se tehnologija razvija prema visokoj frekvenciji i velikoj brzini, gubitak magneta na vrtložne struje postao je veliki problem. PosebnoNeodimijum Gvožđe Bor(NdFeB) iSamarium Cobalt(SmCo) magneti, lakše su pod utjecajem temperature. Gubitak vrtložne struje postao je veliki problem.
Ove vrtložne struje uvijek rezultiraju stvaranjem topline, a zatim i degradacijom performansi motora, generatora i senzora. Tehnologija magneta protiv vrtložnih struja obično potiskuje stvaranje vrtložne struje ili potiskuje kretanje indukovane struje.
“Magnet Power” je razvila anti-edy-current tehnologiju od NdFeB i SmCo magneta.
Vrtložne struje
Vrtložne struje nastaju u provodljivim materijalima koji su u naizmjeničnom električnom polju ili naizmjeničnom magnetskom polju. Prema Faradejevom zakonu, naizmjenična magnetna polja stvaraju električnu energiju, i obrnuto. U industriji se ovaj princip koristi u metalurškom topljenju. Kroz indukciju srednje frekvencije, provodljivi materijali u lončiću, kao što su Fe i drugi metali, indukuju se da generišu toplotu, a na kraju se čvrsti materijali tope.
Otpornost NdFeB magneta, SmCo magneta ili Alnico magneta je uvijek vrlo niska. Prikazano u tabeli 1. Stoga, ako ovi magneti rade u elektromagnetnim uređajima, interakcija između magnetnog fluksa i provodnih komponenti vrlo lako stvara vrtložne struje.
Tabela 1. Otpornost NdFeB magneta, SmCo magneta ili Alnico magneta
| Magneti | Resitivnost (mΩ·cm) |
| Alnico | 0,03-0,04 |
| SmCo | 0,05-0,06 |
| NdFeB | 0,09-0,10 |
Prema Lenzovom zakonu, vrtložne struje generirane u NdFeB i SmCo magnetima, dovode do nekoliko neželjenih efekata:
● Gubitak energije: Zbog vrtložnih struja, dio magnetske energije se pretvara u toplinu, smanjujući efikasnost uređaja. Na primjer, gubitak željeza i bakra zbog vrtložne struje je glavni faktor efikasnosti motora. U kontekstu smanjenja emisije ugljenika, poboljšanje efikasnosti motora je veoma važno.
● Generisanje toplote i demagnetizacija: I NdFeB i SmCo magneti imaju maksimalnu radnu temperaturu, što je kritičan parametar trajnih magneta. Toplina nastala gubitkom vrtložne struje uzrokuje porast temperature magneta. Kada se prekorači maksimalna radna temperatura, doći će do demagnetizacije, što će na kraju dovesti do smanjenja funkcije uređaja ili ozbiljnih problema u radu.
Naročito nakon razvoja motora velike brzine, kao što su motori sa magnetnim ležajevima i motori sa zračnim ležajevima, problem demagnetizacije rotora postao je izraženiji. Na slici 1 prikazan je rotor zračnog motora sa brzinom od30,000RPM. Temperatura je na kraju porasla za otprilike500°C, što rezultira demagnetizacijom magneta.
Fig1. a i c je dijagram magnetnog polja i distribucija normalnog rotora, respektivno.
b i d je dijagram magnetnog polja i distribucija demagnetiziranog rotora, respektivno.
Nadalje, NdFeB magneti imaju nisku Curie temperaturu (~320°C), što ih čini demagnetiziranim. Curie temperature SmCo magneta kreću se između 750-820°C. Na NdFeB je lakše uticati vrtložnim strujama nego na SmCo.
Anti-Eddy Current Technologies
Razvijeno je nekoliko metoda za smanjenje vrtložnih struja u NdFeB i SmCo magnetima. Ova prva metoda je promjena sastava i strukture magneta kako bi se povećala otpornost. Druga metoda koja se uvijek koristi u inženjeringu da poremeti formiranje velikih petlji vrtložna struja.
1.Povećajte otpornost magneta
Gabay et.al dodali su CaF2, B2O3 u SmCo magnete kako bi poboljšali otpornost, koja je povećana sa 130 μΩ cm na 640 μΩ cm. Međutim, (BH)max i Br su značajno smanjeni.
2. Laminacija magneta
Laminiranje magneta je najefikasnija metoda u inženjeringu.
Magneti su izrezani na tanke slojeve, a zatim zalijepljeni zajedno. Interfejs između dva komada magneta je izolacijski ljepilo. Električni put za vrtložne struje je poremećen. Ova tehnologija se široko koristi u motorima i generatorima velike brzine. “Magnet Power” je razvila mnogo tehnologija za poboljšanje otpornosti magneta. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
Prvi kritični parametar je otpornost. Otpornost laminiranih NdFeB i SmCo magneta koje proizvodi “Magnet Power” veća je od 2 MΩ·cm. Ovi magneti mogu značajno inhibirati provođenje struje u magnetu, a zatim potisnuti stvaranje topline.
Drugi parametar je debljina ljepila između komada magneta. Ako je debljina sloja ljepila previše veća, to će uzrokovati smanjenje volumena magneta, što će rezultirati smanjenjem ukupnog magnetskog fluksa. “Magnet Power” može proizvesti laminirane magnete sa debljinom sloja ljepila od 0,05 mm.
3. Oblaganje materijalima visoke otpornosti
Izolacijski premazi se uvijek nanose na površinu magneta kako bi se povećala otpornost magneta. Ovi premazi djeluju kao barijere, kako bi se smanjio protok vrtložnih struja na površini magneta. Uvek se koriste epoksidni ili parilenski keramički premazi.
Prednosti Anti-Eddy Current tehnologije
Tehnologija protiv vrtložnih struja je neophodna u mnogim aplikacijama sa NdFeB i SmCo magnetima. Uključujući:
● Hmotori velike brzine: Kod motora velike brzine, što znači da je brzina između 30.000-200.000 RPM, suzbijanje vrtložne struje i smanjenje topline je ključni zahtjev. Slika 3 prikazuje uporednu temperaturu normalnog SmCo magneta i anti-edy struje SmCo u 2600Hz. Kada temperatura normalnih SmCo magneta (lijevo crveno) prelazi 300℃, temperatura SmCo magneta protiv vrtložnih struja (desni bule) ne prelazi 150℃.
●MRI mašine: Smanjenje vrtložnih struja je ključno u MRI za održavanje stabilnosti sistema.
Tehnologija protiv vrtložnih struja je vrlo važna za poboljšanje performansi NdFeB i SmCo magneta u mnogim aplikacijama. Koristeći tehnologije laminacije, segmentacije i premazivanja, vrtložne struje mogu biti značajno smanjene u „Snagi magneta“. Magneti NdFeB i SmCo protiv vrtložnih struja mogu se primijeniti u modernim elektromagnetnim sistemima.
Vrijeme objave: Sep-23-2024
