การสูญเสียแม่เหล็กถาวรของโลกที่หายากในการใช้งานมอเตอร์

ทั้งซาแมเรียมโคบอลต์และโบรอนเหล็กนีโอไดเมียมเป็นวัสดุโลหะ เนื่องจากวัสดุโลหะมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี ค่าความต้านทานไฟฟ้าจึงต่ำมาก ซึ่งไม่เป็นผลดีสำหรับเครื่องจักรที่หมุนได้ เช่น มอเตอร์ เพราะจะทำให้เครื่องจักรหมุนวนได้ การสูญเสียทำให้เกิดความร้อนแก่เครื่องจักรที่หมุนได้รวมทั้งแม่เหล็ก ดังนั้นการสูญเสียกระแสแม่เหล็กที่เกิดจากการหมุนของเครื่องจักรจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับนักออกแบบแม่เหล็กและมอเตอร์ วันนี้ฉันจะพาคุณมาทำความเข้าใจว่าการสูญเสียแม่เหล็กจากกระแสไหลวนคืออะไรและจะหลีกเลี่ยงการสูญเสียกระแสวนในการผลิตวัสดุแม่เหล็กได้อย่างไร

เพื่อทำความเข้าใจและลดการสูญเสียกระแสน้ำวน อันดับแรกเราควรทราบวิธีสร้างการสูญเสียกระแสน้ำวน ที่นี่เราต้องแนะนำแนวคิด - เอฟเฟกต์ผิว (เอฟเฟกต์ผิวหนัง)

เมื่อกระแสสลับไหลผ่านลวด การกระจายของความหนาแน่นกระแสบนหน้าตัดของเส้นลวดจะไม่สม่ำเสมอ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ผิวหนัง

สาเหตุของผิวคือกระแสน้ำวน จากกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า จะมีการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับรอบสนามไฟฟ้ากระแสสลับ เมื่อกระแสสลับไหลผ่านตัวนำ สนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับจะถูกสร้างขึ้นในและรอบๆ ตัวนำ ทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำที่มีรูปร่างเหมือนกระแสน้ำวนภายในตัวนำ กระแสน้ำวนเรียกว่ากระแสน้ำวน .

ยิ่งใกล้กับศูนย์กลางของตัวนำมากเท่าไหร่ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับในตัวนำยิ่งสูง กระแสเอ็ดดี้ยิ่งแรง และการกีดขวางกระแสเดิมยิ่งแรง ส่งผลให้ความหนาแน่นกระแสไฟเข้าใกล้น้อยลง ศูนย์กลางของตัวนำในขณะที่เข้าใกล้พื้นผิว ความหนาแน่นกระแสที่สูงขึ้น

เนื่องจากแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น ผลกระทบของผิวหนังก็จะเด่นชัดมากขึ้นด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้น เมื่อกระแสความถี่สูงไหลผ่านเส้นลวด ถือได้ว่ากระแสไหลเพียงชั้นบางๆ บนพื้นผิวของเส้นลวด ซึ่งเทียบเท่ากับการลดหน้าตัดของเส้นลวดซึ่งช่วยลดการใช้ประโยชน์ได้อย่างมาก ของวัสดุตัวนำ

กระแสน้ำวนสูญเสีย

เนื่องจากความต้านทานของแม่เหล็กถาวรซาแมเรียมโคบอลต์และ NdFeB นั้นค่อนข้างเล็ก กระแสน้ำวนในสนามไฟฟ้ากระแสสลับจึงค่อนข้างใหญ่ เนื่องจากผลกระทบจากความร้อนของกระแส กระแสน้ำวนจะทำให้แม่เหล็กร้อนขึ้น และการล้างอำนาจแม่เหล็กด้วยความร้อนจะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป

ขนาดของการสูญเสียกระแสเอ็ดดี้นั้นสัมพันธ์กับปัจจัยต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก การเคลื่อนที่ของแม่เหล็ก รูปร่างของแม่เหล็ก การซึมผ่าน และความต้านทาน ยิ่งความเร็วในการหมุน (เทียบเท่ากับความถี่) และการซึมผ่านของเครื่องจักรที่หมุนสูงขึ้น ความต้านทานก็จะยิ่งต่ำลง ความลึกของผิวก็จะน้อยลง และการสูญเสียที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งมากขึ้น ในยานยนต์ไฟฟ้า ลิฟต์ และสาขาอื่นๆ เพื่อควบคุมความเร็ว มอเตอร์แม่เหล็กถาวรมักจะถูกควบคุมโดยแหล่งพลังงานอินเวอร์เตอร์ เนื่องจากการมีอยู่ของฮาร์โมนิกลำดับสูงของความถี่พาหะ การสูญเสียกระแสไหลวนในแม่เหล็กก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน และทำให้เกิดการล้างอำนาจแม่เหล็กด้วยความร้อน

ลดการสูญเสีย NdFeB ที่เผาด้วยกระแสลมโดยการปรับปรุงความต้านทาน

จากมุมมองของการออกแบบมอเตอร์ เพื่อลดการสูญเสียกระแสไหลวนของแม่เหล็กถาวรในเครื่องจักรที่หมุนได้ มีการเสนอวิธีการทางเทคนิคหลายอย่าง เช่น เสาป้องกันรอบแม่เหล็ก วิธีการแบ่งแม่เหล็ก และการแยกแม่เหล็กบน ด้านข้าง ฯลฯ

จากมุมมองของแม่เหล็ก วิธีหนึ่งที่ได้ผลที่สุดในการลดการสูญเสียของมอเตอร์คือการใช้แม่เหล็กที่ถูกผูกมัด เนื่องจากการมีอยู่ของสารยึดเกาะและเศษส่วนที่มีปริมาตรสูงเพียงพอ ความต้านทานของแม่เหล็กที่ถูกพันธะคือ 102~104 ของแม่เหล็กที่เผาผนึก ครั้ง แต่กำลังและอุณหภูมิการทำงานสูงสุดของมอเตอร์มีจำกัด ดังนั้นวิธีที่ตรงที่สุดคือการเพิ่มความต้านทานของแม่เหล็กเผาเอง

มีหลายวิธีในการปรับปรุงสภาพต้านทานของแม่เหล็กที่เผาผนึก เช่น การเพิ่มผงที่มีความต้านทานสูง (Al2O3 เป็นต้น) การเคลือบสารเคลือบ SiO2 เป็นต้น แต่วิธีการเหล่านี้จะส่งผลต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็กของแม่เหล็กที่เผาผนึกได้ในระดับหนึ่ง ดังนั้นในการวิจัยและพัฒนาแม่เหล็ก จำเป็นต้องมีความสมดุลระหว่างสภาพต้านทานและสมบัติทางแม่เหล็กในกระบวนการ