Tổn thất dòng điện xoáy của nam châm vĩnh cửu đất hiếm trong các ứng dụng động cơ

Cả samarium coban và neodymium iron boron đều là vật liệu kim loại. Do vật liệu kim loại có tính dẫn điện tốt nên điện trở suất rất thấp, điều này không tốt cho máy móc đang quay như động cơ, vì nó sẽ mang lại dòng điện xoáy của máy móc quay. mất mát, gây nóng máy móc đang quay, kể cả nam châm. Do đó, tổn thất dòng điện xoáy nam châm xảy ra trong máy móc đang quay là điều bắt buộc đối với các nhà thiết kế nam châm và động cơ. Hôm nay, tôi sẽ đưa các bạn tìm hiểu về sự mất mát dòng điện xoáy của nam châm là gì và làm thế nào để tránh tổn thất dòng điện xoáy trong sản xuất vật liệu từ tính.

Để hiểu và giảm tổn thất dòng điện xoáy, trước tiên chúng ta nên biết tổn thất dòng điện xoáy được tạo ra như thế nào. Ở đây chúng ta cần giới thiệu một khái niệm - hiệu ứng da (hiệu ứng da)

Khi dòng điện xoay chiều chạy qua dây dẫn thì sự phân bố mật độ dòng điện trên tiết diện của dây dẫn không đều. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng da.

Nguyên nhân của hiệu ứng da là dòng điện xoáy. Từ định luật cảm ứng điện từ, xung quanh một điện trường xoay chiều sẽ sinh ra từ trường xoay chiều. Khi dòng điện xoay chiều đi qua vật dẫn, sẽ sinh ra từ trường xoay chiều trong và xung quanh vật dẫn, gây ra dòng điện cảm ứng hình xoáy bên trong vật dẫn. Dòng điện xoáy được gọi là dòng điện xoáy. .

Càng gần tâm vật dẫn, suất điện động cảm ứng do từ trường xoay chiều tạo ra trong vật dẫn càng lớn, dòng điện xoáy càng mạnh và cản trở dòng điện ban đầu càng mạnh, dẫn đến mật độ dòng điện tiến tới càng nhỏ. trung tâm của vật dẫn, trong khi tiến gần đến bề mặt mật độ dòng điện cao hơn.

Vì suất điện động cảm ứng tăng khi tần số tăng, nên hiệu ứng da cũng trở nên rõ rệt hơn khi tần số tăng dần. Khi dòng điện cao tần chạy qua dây dẫn, có thể coi dòng điện chỉ chạy một lớp mỏng trên bề mặt dây dẫn, điều này tương đương với việc giảm tiết diện của dây dẫn, làm giảm hiệu quả sử dụng của vật liệu làm dây dẫn.

Dòng điện xoáy mất mát

Vì điện trở của nam châm vĩnh cửu samarium coban và NdFeB là tương đối nhỏ, nên các dòng điện xoáy trong điện trường xoay chiều nói chung là tương đối lớn. Do tác dụng nhiệt của dòng điện, dòng điện xoáy sẽ làm nam châm nóng lên, đồng thời xảy ra hiện tượng khử từ nhiệt khi nhiệt độ quá cao.

Độ lớn của tổn thất dòng điện xoáy liên quan đến các yếu tố như cách thay đổi của từ trường, chuyển động của nam châm, hình dạng của nam châm, độ từ thẩm và điện trở suất. Tốc độ quay (tương đương với tần số) và độ thẩm thấu của máy quay càng cao, điện trở suất càng thấp, độ sâu da càng nhỏ và tổn thất gây ra càng lớn. Trong xe điện, thang máy và các lĩnh vực khác, để điều khiển tốc độ, động cơ nam châm vĩnh cửu thường được điều khiển bằng nguồn điện biến tần. Do sự tồn tại của sóng hài bậc cao của tần số sóng mang, tổn thất dòng điện xoáy trong nam châm cũng sẽ tăng lên và gây ra hiện tượng khử từ nhiệt.

Giảm tổn thất dòng điện xoáy của NdFeB thiêu kết bằng cách cải thiện điện trở suất

Theo quan điểm của thiết kế động cơ, để giảm tổn thất dòng điện xoáy của nam châm vĩnh cửu trong máy móc quay, một số phương pháp kỹ thuật đã được đề xuất, chẳng hạn như các cột che chắn xung quanh nam châm, phương pháp phân chia nam châm và cách ly nam châm trên bên, v.v.

Từ quan điểm của nam châm, một trong những cách hiệu quả nhất để giảm tổn thất dòng điện xoáy của động cơ là sử dụng nam châm ngoại quan. Do sự có mặt của chất kết dính và phần thể tích đủ lớn, nên điện trở suất của nam châm ngoại quan là 102 ~ 104 điện trở suất của nam châm thiêu kết. nhưng công suất và nhiệt độ hoạt động tối đa của động cơ bị hạn chế rất nhiều, vì vậy phương pháp trực tiếp nhất là tăng điện trở suất của chính nam châm thiêu kết.

Có nhiều cách để cải thiện điện trở suất của nam châm thiêu kết, chẳng hạn như thêm bột có điện trở suất cao (Al2O3, v.v.), phủ lớp phủ SiO2, v.v., nhưng những phương pháp này sẽ ảnh hưởng đến tính chất từ ​​của nam châm thiêu kết ở một mức độ nhất định. Do đó, trong quá trình nghiên cứu và phát triển nam châm Cần phải tạo ra sự cân bằng giữa điện trở suất và tính chất từ ​​trong quá trình này.