稀土永磁材料的渦流損耗原理是什么?
釤鈷和釹鐵硼都是金屬材料,由于金屬材料良好的導(dǎo)電性,電阻率都是很低的,這對于電機(jī)一類的旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說并不是好事,因?yàn)樗鼤硇D(zhuǎn)機(jī)械的渦流損耗,造成包括磁體在內(nèi)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)熱。因此,在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中所出現(xiàn)的磁體渦流損耗,對磁體和電機(jī)設(shè)計(jì)者來說是必須要考慮的。今天東莞巨高磁鐵廠就帶大家了解一下什么是磁體的渦流損耗,在磁材生產(chǎn)方面如何避免渦流損耗。
要了解和降低渦流損耗,首先我們應(yīng)該知道渦流損耗是如何產(chǎn)生的。這里需要引出一個(gè)概念—趨膚效應(yīng)(集膚效應(yīng))
引起趨膚效應(yīng)的原因就是渦流。從電磁感應(yīng)定律可知,交變電場周圍會產(chǎn)生交變磁場,當(dāng)交流電通過導(dǎo)體時(shí),會在導(dǎo)體內(nèi)部及導(dǎo)體周圍產(chǎn)生交變磁場,使導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流,渦電流簡稱渦流。
離導(dǎo)體中心越近,交變磁場在導(dǎo)體內(nèi)所產(chǎn)生的感生電動勢就越高,渦流越強(qiáng),對原電流的阻礙作用就越強(qiáng),導(dǎo)致趨近導(dǎo)體中心的電流密度小,而趨近表面的電流密度較大。
由于感應(yīng)電動勢隨著頻率的提高而增加,趨膚效應(yīng)亦隨著頻率提高而更為顯著。當(dāng)頻率很高的電流通過導(dǎo)線時(shí),可以認(rèn)為電流只在導(dǎo)線表面上很薄的一層中流過,這等效于導(dǎo)線的截面減小,大大降低了導(dǎo)體材料的有效利用率。
由于釤鈷和釹鐵硼永磁的電阻比較小,因此在交變電場中的渦流一般都比較大。由于電流的熱效應(yīng),渦流會使磁體發(fā)熱,溫度過高時(shí)就會發(fā)生熱退磁。
通過提高電阻率降低燒結(jié)釹鐵硼的渦流損耗
從電機(jī)設(shè)計(jì)角度出發(fā),為了降低永磁體在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的渦流損耗,人們提出了若干技術(shù)方法,例如環(huán)繞磁體的屏蔽柱、分割磁體和側(cè)面隔離磁體的方法等。
從磁體的角度出發(fā),降低電機(jī)渦流損耗的最有效方法之一,就是采用粘結(jié)磁體,因?yàn)檎辰Y(jié)劑的存在及足夠高的體積分?jǐn)?shù),使粘結(jié)磁體的電阻率是燒結(jié)磁體的102~104倍,但電機(jī)的功率和最高使用溫度受到了很大的限制,因此最直接的方法是提高燒結(jié)磁體自身的電阻率。
提高燒結(jié)磁體的電阻率有多種方法,如添加高電阻率的粉體(Al2O3等)、涂覆SiO2涂層等,不過這些方法都會在一定程度上影響燒結(jié)磁體的磁性能,因此在磁體研發(fā)過程中需要在電阻率和和磁性能之間做一個(gè)平衡。