MagnetPower Tech的NdFeB和SmCo磁体中抗涡流技术的介绍

近年来,随着技术向高频、高速方向发展,磁体的涡流损耗已成为一个主要问题。 尤其是钕铁硼(钕铁硼)和钐钴(钐钴)磁铁更容易受温度影响。涡流损耗已成为一个主要问题。

这些涡流总是会导致热量产生,然后导致电机、发电机和传感器的性能下降。磁体的抗涡流技术通常抑制涡流的产生或抑制感应电流的移动。

“Magnet Power”开发了NdFeB和SmCo磁铁的抗涡流技术。

涡流

涡流是在交变电场或交变磁场中的导电材料中产生的。 根据法拉第定律,交变磁场会发电,反之亦然。 在工业上,这一原理用于冶金熔炼。通过中频感应,感应坩埚内的导电材料,如铁等金属而产生热量,最终使固体材料熔化。

钕铁硼磁铁、钐钴磁铁或铝镍钴磁铁的电阻率总是很低。如表1所示。因此,如果这些磁铁工作在电磁装置中,磁通量与导电部件之间的相互作用很容易产生涡流。

表1 NdFeB磁体、SmCo磁体或Alnico磁体的电阻率

磁铁

R电阻率(mΩ·厘米)

铝镍钴

0.03-0.04

钐钴

0.05-0.06

钕铁硼

0.09-0.10

根据楞次定律,NdFeB 和 SmCo 磁体中产生的涡流会导致多种不良影响:

● 能量损失:由于涡流,一部分磁能转化为热量,降低了设备的效率。例如,涡流引起的铁损和铜损是电机效率的主要因素。 在碳减排的背景下,提高电机的效率非常重要。

● 发热和消磁:NdFeB 和 SmCo 磁体都有其最高工作温度,这是永磁体的一个关键参数。涡流损耗产生的热量导致磁体温度升高。 一旦超过最高工作温度,就会发生退磁,最终导致器件功能下降或出现严重的性能问题。

特别是磁轴承电机、气浮电机等高速电机发展后,转子的退磁问题更加突出。图1所示为空气轴承电机的转子,转速为30,000转速。气温最终上升了约500℃,导致磁铁退磁。

新闻1

图1. a和c分别是正常转子的磁场图和分布。

b和d分别是退磁转子的磁场图和分布。

此外,NdFeB 磁体的居里温度较低(~320°C),这使其容易退磁。钐钴磁铁的居里温度范围在 750-820°C 之间。钕铁硼比钐钴更容易受到涡流的影响。

抗涡流技术

已经开发出多种方法来减少 NdFeB 和 SmCo 磁体中的涡流。第一种方法是改变磁体的成分和结构以提高电阻率。工程中常用的第二种方法是破坏大涡流回路的形成。

1.增强磁铁的电阻率

Gabay等人在SmCo磁体中添加CaF2、B2O3来提高电阻率,电阻率从130μΩ·cm提高到640μΩ·cm。然而,(BH)max 和 Br 显着下降。

2. 磁铁的叠层

层压磁铁是工程中最有效的方法。

将磁铁切成薄层,然后将它们粘合在一起。两块磁铁之间的接口是绝缘胶。涡流的电气路径被破坏。该技术广泛应用于高速电机和发电机。 “Magnet Power”开发了很多技术来提高磁铁的电阻率。 https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/

第一个关键参数是电阻率。 “磁力”生产的叠层NdFeB、SmCo磁体电阻率高于2MΩ·cm。 这些磁体可以显着抑制磁体中电流的传导,从而抑制热量的产生。

第二个参数是磁体之间的胶水厚度。如果胶层厚度太厚,会导致磁体体积减小,导致整体磁通量下降。 “Magnet Power”可生产胶层厚度0.05mm的叠层磁铁。

3. 高电阻率材料涂层

磁体表面通常涂有绝缘涂层,以提高磁体的电阻率。这些涂层充当屏障,以减少磁体表面上的涡流流动。 总是使用诸如环氧树脂或聚对二甲苯的陶瓷涂层。

抗涡流技术的优点

抗涡流技术在 NdFeB 和 SmCo 磁体的许多应用中必不可少。 包括:

●H高速电机:在高速电机中,即转速在30,000-200,000RPM之间,抑制涡流和减少热量是关键要求。图3为普通钐钴磁铁和​​抗涡流钐钴磁铁在2600Hz时的温度对比。当普通钐钴磁铁(左红一)的温度超过300℃时,抗涡流钐钴磁铁(右蓝一)的温度不超过150℃。

核磁共振机:减少涡流对于 MRI 保持系统的稳定性至关重要。

新闻2

抗涡流技术对于提高 NdFeB 和 SmCo 磁体在许多应用中的性能非常重要。通过使用层压、分段和涂层技术,可以显着减少“磁力”中的涡流。 抗涡流NdFeB和SmCo磁体有可能应用于现代电磁系统中。


发布时间:2024年9月23日