Wirbelstromverluste von Seltenerd-Permanentmagneten in Motoranwendungen
Sowohl Samarium-Kobalt als auch Neodym-Eisen-Bor sind Metallmaterialien. Aufgrund der guten elektrischen Leitfähigkeit von Metallmaterialien ist der spezifische Widerstand sehr gering, was für rotierende Maschinen wie Motoren nicht gut ist, da sie Wirbelströme von rotierenden Maschinen mit sich bringen. Verlust, der zu einer Erwärmung von rotierenden Maschinen, einschließlich Magneten, führt. Magnetwirbelstromverluste, die in rotierenden Maschinen auftreten, sind daher ein Muss für Magnet- und Motorenkonstrukteure. Heute werde ich Sie dazu bringen, zu verstehen, was Wirbelstromverluste von Magneten sind und wie Wirbelstromverluste bei der Herstellung von magnetischen Materialien vermieden werden können.
Um Wirbelstromverluste zu verstehen und zu reduzieren, sollten wir zunächst wissen, wie Wirbelstromverluste erzeugt werden. Hier müssen wir ein Konzept vorstellen - Skin-Effekt (Skin-Effekt)
Wenn der Wechselstrom durch den Draht fließt, ist die Verteilung der Stromdichte auf den Querschnitt des Drahtes ungleichmäßig. Das Phänomen wird als Skin-Effekt bezeichnet.
Die Ursache des Skin-Effekts ist der Wirbelstrom. Nach dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion wird um ein elektrisches Wechselfeld ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Wenn ein Wechselstrom durch einen Leiter fließt, wird in und um den Leiter ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das einen wirbelförmigen induzierten Strom im Inneren des Leiters verursacht. Wirbelstrom wird als Wirbelstrom bezeichnet. .
Je näher er am Zentrum des Leiters liegt, desto höher ist die induzierte elektromotorische Kraft, die durch das magnetische Wechselfeld im Leiter erzeugt wird, desto stärker ist der Wirbelstrom und desto stärker ist die Behinderung des ursprünglichen Stroms, was zu einer geringeren Stromdichte nähert der Mitte des Leiters, bei Annäherung an die Oberfläche eine höhere Stromdichte.
Da die induzierte elektromotorische Kraft mit zunehmender Frequenz zunimmt, wird auch der Skin-Effekt mit zunehmender Frequenz stärker. Wenn ein hochfrequenter Strom durch den Draht fließt, kann davon ausgegangen werden, dass der Strom nur in einer dünnen Schicht auf der Drahtoberfläche fließt, was einer Verringerung des Drahtquerschnitts entspricht, was die effektive Ausnutzung stark reduziert des Leitermaterials.
Wirbelstromverlust
Da der Widerstand von Samarium-Kobalt- und NdFeB-Permanentmagneten relativ klein ist, sind die Wirbelströme im elektrischen Wechselfeld im Allgemeinen relativ groß. Aufgrund der thermischen Wirkung des Stroms führt der Wirbelstrom zu einer Erwärmung des Magneten und eine thermische Entmagnetisierung erfolgt, wenn die Temperatur zu hoch ist.
Die Größe des Wirbelstromverlusts hängt von Faktoren wie der Änderung des Magnetfelds, der Bewegung des Magneten, der Form des Magneten, der Permeabilität und des spezifischen Widerstands ab. Je höher die Rotationsgeschwindigkeit (entspricht der Frequenz) und die Permeabilität der rotierenden Maschinen, desto niedriger der spezifische Widerstand, desto geringer die Eindringtiefe und desto größer der verursachte Verlust. In Elektrofahrzeugen, Aufzügen und anderen Bereichen wird der Permanentmagnetmotor normalerweise von der Wechselrichterstromquelle gesteuert, um die Geschwindigkeit zu steuern. Aufgrund des Vorhandenseins von Oberwellen höherer Ordnung der Trägerfrequenz erhöht sich auch der Wirbelstromverlust im Magneten und verursacht eine thermische Entmagnetisierung.
Reduzierung des Wirbelstromverlusts von gesintertem NdFeB durch Verbesserung des spezifischen Widerstands
Um den Wirbelstromverlust von Permanentmagneten in rotierenden Maschinen zu reduzieren, wurden aus Sicht der Motorkonstruktion verschiedene technische Verfahren vorgeschlagen, wie z Seite usw.
Aus Sicht der Magnete ist eine der effektivsten Möglichkeiten, den Wirbelstromverlust des Motors zu reduzieren, die Verwendung von Verbundmagneten. Aufgrund des Vorhandenseins des Bindemittels und eines ausreichend hohen Volumenanteils beträgt der spezifische Widerstand des Verbundmagneten 102 bis 104 desjenigen des gesinterten Magneten. mal, aber die Leistung und die maximale Betriebstemperatur des Motors sind stark begrenzt, daher besteht die direkteste Methode darin, den spezifischen Widerstand des gesinterten Magneten selbst zu erhöhen.
Es gibt viele Möglichkeiten, den spezifischen Widerstand von gesinterten Magneten zu verbessern, wie z. B. das Hinzufügen von Pulvern mit hohem spezifischen Widerstand (Al2O3 usw.), das Beschichten von SiO2-Beschichtungen usw., aber diese Verfahren beeinflussen die magnetischen Eigenschaften von gesinterten Magneten bis zu einem gewissen Grad. Daher muss bei der Forschung und Entwicklung von Magneten ein Gleichgewicht zwischen spezifischem Widerstand und magnetischen Eigenschaften im Prozess hergestellt werden.