Pertes par courants de Foucault des aimants permanents de terres rares dans les applications de moteurs
Le samarium cobalt et le néodyme fer bore sont des matériaux métalliques. En raison de la bonne conductivité électrique des matériaux métalliques, la résistivité est très faible, ce qui n'est pas une bonne chose pour les machines tournantes telles que les moteurs, car elle apportera des courants de Foucault des machines tournantes. perte, provoquant l'échauffement des machines tournantes, y compris les aimants. Par conséquent, les pertes par courants de Foucault des aimants qui se produisent dans les machines tournantes sont un must pour les concepteurs d'aimants et de moteurs. Aujourd'hui, je vais vous amener à comprendre ce qu'est la perte par courants de Foucault des aimants et comment éviter les pertes par courants de Foucault dans la production de matériaux magnétiques.
Pour comprendre et réduire les pertes par courants de Foucault, nous devons d'abord savoir comment les pertes par courants de Foucault sont générées. Ici, nous devons introduire un concept - effet de peau (effet de peau)
Lorsque le courant alternatif traverse le fil, la répartition de la densité de courant sur la section transversale du fil est inégale. Le phénomène est appelé effet de peau.
La cause de l'effet de peau est le courant de Foucault. A partir de la loi de l'induction électromagnétique, un champ magnétique alternatif sera généré autour d'un champ électrique alternatif. Lorsqu'un courant alternatif traverse un conducteur, un champ magnétique alternatif est généré dans et autour du conducteur, provoquant un courant induit en forme de vortex à l'intérieur du conducteur. Les courants de Foucault sont appelés courants de Foucault. .
Plus il est proche du centre du conducteur, plus la force électromotrice induite générée par le champ magnétique alternatif dans le conducteur est élevée, plus le courant de Foucault est fort et plus l'obstruction au courant d'origine est forte, ce qui entraîne une densité de courant plus faible approchant le centre du conducteur, tout en se rapprochant de la surface de densité de courant plus élevée.
Comme la force électromotrice induite augmente avec l'augmentation de la fréquence, l'effet de peau devient également plus prononcé avec l'augmentation de la fréquence. Lorsqu'un courant haute fréquence traverse le fil, on peut considérer que le courant ne circule que dans une couche mince à la surface du fil, ce qui équivaut à réduire la section du fil, ce qui réduit considérablement l'utilisation effective du matériau conducteur.
Perte par courants de Foucault
Étant donné que la résistance des aimants permanents au cobalt samarium et au NdFeB est relativement faible, les courants de Foucault dans le champ électrique alternatif sont généralement relativement importants. En raison de l'effet thermique du courant, les courants de Foucault feront chauffer l'aimant et une démagnétisation thermique se produira lorsque la température est trop élevée.
L'amplitude de la perte par courants de Foucault est liée à des facteurs tels que la façon dont le champ magnétique change, le mouvement de l'aimant, la forme de l'aimant, la perméabilité et la résistivité. Plus la vitesse de rotation (équivalente à la fréquence) et la perméabilité de la machine tournante sont élevées, plus la résistivité est faible, plus la profondeur de peau est petite et plus la perte causée est importante. Dans les véhicules électriques, les ascenseurs et autres domaines, afin de contrôler la vitesse, le moteur à aimant permanent est généralement contrôlé par la source d'alimentation de l'onduleur. En raison de l'existence d'harmoniques d'ordre élevé de la fréquence porteuse, la perte par courants de Foucault dans l'aimant augmentera également et provoquera une démagnétisation thermique.
Réduction de la perte par courants de Foucault du NdFeB fritté en améliorant la résistivité
Du point de vue de la conception des moteurs, afin de réduire les pertes par courants de Foucault des aimants permanents dans les machines tournantes, plusieurs méthodes techniques ont été proposées, telles que des colonnes de blindage entourant les aimants, des méthodes de division des aimants et d'isolement des aimants sur le côté, etc
Du point de vue des aimants, l'un des moyens les plus efficaces de réduire les pertes par courants de Foucault du moteur consiste à utiliser des aimants liés. En raison de la présence du liant et d'une fraction volumique suffisamment élevée, la résistivité de l'aimant lié est de 102 à 104 celle de l'aimant fritté. fois, mais la puissance et la température de fonctionnement maximale du moteur sont considérablement limitées, la méthode la plus directe consiste donc à augmenter la résistivité de l'aimant fritté lui-même.
Il existe de nombreuses façons d'améliorer la résistivité des aimants frittés, telles que l'ajout de poudres à haute résistivité (Al2O3, etc.), le revêtement de revêtements SiO2, etc., mais ces méthodes affecteront dans une certaine mesure les propriétés magnétiques des aimants frittés. Par conséquent, dans la recherche et le développement d'aimants, un équilibre doit être établi entre la résistivité et les propriétés magnétiques du processus.