اخیراً با پیشرفت فناوری به سمت فرکانس بالا و سرعت بالا، از دست دادن جریان گردابی آهنرباها به یک مشکل بزرگ تبدیل شده است. به خصوصنئودیمیم آهن بور(NdFeB) وساماریوم کبالتآهنرباهای (SmCo) به راحتی تحت تأثیر دما قرار می گیرند. از دست دادن جریان گردابی به یک مشکل بزرگ تبدیل شده است.
این جریان های گردابی همیشه منجر به تولید گرما و سپس کاهش عملکرد در موتورها، ژنراتورها و حسگرها می شود. فن آوری ضد گردابی آهنرباها معمولاً تولید جریان گردابی را سرکوب می کند یا حرکت جریان القایی را سرکوب می کند.
"Magnet Power" با فناوری ضد گردابی آهنرباهای NdFeB و SmCo توسعه یافته است.
جریان های گردابی
جریان های گردابی در مواد رسانایی که در یک میدان الکتریکی متناوب یا میدان مغناطیسی متناوب قرار دارند تولید می شوند. طبق قانون فارادی، میدان های مغناطیسی متناوب الکتریسیته تولید می کنند و بالعکس. در صنعت، از این اصل در ذوب متالورژی استفاده می شود. از طریق القای فرکانس متوسط، مواد رسانای موجود در بوته، مانند آهن و سایر فلزات، برای تولید گرما القا می شوند و در نهایت مواد جامد ذوب می شوند.
مقاومت آهنرباهای NdFeB، آهنرباهای SmCo یا آهنرباهای Alnico همیشه بسیار کم است. در جدول 1 نشان داده شده است. بنابراین، اگر این آهنرباها در دستگاه های الکترومغناطیسی کار کنند، برهمکنش بین شار مغناطیسی و اجزای رسانا به راحتی جریان های گردابی ایجاد می کند.
جدول 1 مقاومت آهنرباهای NdFeB، آهنرباهای SmCo یا آهنرباهای Alnico
| آهنرباها | Resistivity (mΩ·سانتی متر) |
| آلنیکو | 0.03-0.04 |
| SmCo | 0.05-0.06 |
| NdFeB | 0.09-0.10 |
طبق قانون لنز، جریان های گردابی ایجاد شده در آهنرباهای NdFeB و SmCo منجر به چندین اثر نامطلوب می شود:
● از دست دادن انرژی: در اثر جریان های گردابی بخشی از انرژی مغناطیسی به گرما تبدیل می شود و باعث کاهش راندمان دستگاه می شود. به عنوان مثال تلفات آهن و مس در اثر جریان گردابی عامل اصلی راندمان موتورها است. در زمینه کاهش انتشار کربن، بهبود راندمان موتورها بسیار مهم است.
● تولید گرما و مغناطیس زدایی: هر دو آهنربا NdFeB و SmCo حداکثر دمای کاری خود را دارند که یک پارامتر مهم آهنرباهای دائمی است. گرمای تولید شده توسط تلفات جریان گردابی باعث افزایش دمای آهنرباها می شود. هنگامی که از حداکثر دمای عملیاتی فراتر رفت، مغناطیس زدایی رخ می دهد که در نهایت منجر به کاهش عملکرد دستگاه یا مشکلات جدی عملکرد می شود.
به خصوص پس از توسعه موتورهای پرسرعت، مانند موتورهای بلبرینگ مغناطیسی و موتورهای بلبرینگ هوا، مشکل مغناطیس زدایی روتورها برجسته تر شده است. شکل 1 روتور یک موتور یاتاقان هوا را با سرعت نشان می دهد30000دور در دقیقه دمای هوا در نهایت حدوداً افزایش یافت500 درجه سانتی گراد، منجر به مغناطیس زدایی آهنرباها می شود.
شکل 1. a و c به ترتیب نمودار میدان مغناطیسی و توزیع روتور نرمال است.
b و d به ترتیب نمودار میدان مغناطیسی و توزیع روتور مغناطیسی زدایی شده است.
علاوه بر این، آهنرباهای NdFeB دمای کوری پایینی دارند (~320 درجه سانتیگراد) که باعث مغناطیس زدایی آنها می شود. دمای کوری آهنرباهای SmCo، بین 750-820 درجه سانتیگراد است. NdFeB نسبت به SmCo راحت تر تحت تأثیر جریان گردابی قرار می گیرد.
فن آوری های ضد گرداب
چندین روش برای کاهش جریان گردابی در آهنرباهای NdFeB و SmCo ایجاد شده است. این روش اول تغییر ترکیب و ساختار آهنرباها برای افزایش مقاومت است. روش دوم که همیشه در مهندسی برای ایجاد اختلال در تشکیل حلقه های جریان گردابی بزرگ استفاده می شود.
1. افزایش مقاومت آهنربا
Gabay و همکاران CaF2، B2O3 را به آهنرباهای SmCo اضافه کرده اند تا مقاومت مقاومت را بهبود بخشند، که از 130 μΩ سانتی متر به 640 μΩ سانتی متر افزایش یافته است. با این حال، (BH)max و Br به طور قابل توجهی کاهش یافت.
2. لمینیت آهنربا
لمینیت آهنرباها موثرترین روش در مهندسی است.
آهن رباها را به لایه های نازک برش داده و سپس به هم چسباندند. رابط بین دو قطعه آهنربا چسب عایق است. مسیر الکتریکی برای جریان های گردابی مختل می شود. این فناوری به طور گسترده در موتورهای پرسرعت و ژنراتورها استفاده می شود. "Magnet Power" فن آوری های زیادی برای بهبود مقاومت آهنرباها ایجاد شده است. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
اولین پارامتر حیاتی مقاومت است. مقاومت آهنرباهای چند لایه NdFeB و SmCo تولید شده توسط Magnet Power بالاتر از 2 MΩ·cm است. این آهنرباها می توانند به طور قابل توجهی از هدایت جریان در آهنربا جلوگیری کرده و سپس تولید گرما را سرکوب کنند.
پارامتر دوم ضخامت چسب بین قطعات آهنربا است. اگر ضخامت لایه چسب خیلی بیشتر باشد، باعث کاهش حجم آهنربا و در نتیجه کاهش شار مغناطیسی کلی می شود. "Magnet Power" می تواند آهنرباهای چند لایه با ضخامت لایه چسب 0.05 میلی متر تولید کند.
3. پوشش با مواد با مقاومت بالا
پوشش های عایق همیشه روی سطح آهنرباها اعمال می شود تا مقاومت آهنرباها را افزایش دهند. این پوششها به عنوان مانع عمل میکنند تا جریان گردابی روی سطح آهنربا را کاهش دهند. از پوشش های سرامیکی مانند اپوکسی یا پاریلن همیشه استفاده می شود.
مزایای فناوری ضد جریان گردابی
فناوری ضد جریان گردابی در بسیاری از کاربردها با آهنرباهای NdFeB و SmCo ضروری است. از جمله:
● اچموتورهای با سرعت بالا: در موتورهای پرسرعت، به این معنی که سرعت بین 30000-200000 RPM است، سرکوب جریان گردابی و کاهش گرما نیاز کلیدی است. شکل 3 دمای مقایسه آهنربای SmCo معمولی و SmCo جریان ضد گرداب را در 2600 هرتز نشان می دهد. هنگامی که دمای آهنرباهای SmCo معمولی (یکی قرمز سمت چپ) از 300 درجه سانتیگراد تجاوز می کند، دمای آهنرباهای SmCo ضد جریان گردابی (بالای سمت راست) از 150 درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند.
●دستگاه های ام آر آی: کاهش جریان گردابی در MRI برای حفظ پایداری سیستم ها ضروری است.
فناوری ضد گردابی برای بهبود عملکرد آهنرباهای NdFeB و SmCo در بسیاری از کاربردها بسیار مهم است. با استفاده از فناوریهای لایهبندی، تقسیمبندی و پوشش، میتوان جریان گردابی را به میزان قابل توجهی در "مگنت برق" کاهش داد. آهنرباهای NdFeB و SmCo ضد جریان گردابی را می توان در سیستم های الکترومغناطیسی مدرن به کار برد.
زمان ارسال: سپتامبر 23-2024
