في الآونة الأخيرة، مع تطور التكنولوجيا نحو الترددات العالية والسرعة العالية، أصبح فقدان المغناطيس للتيار الدوامي مشكلة كبيرة. خصوصاالنيوديميوم الحديد البورون(ندفيب) وسماريوم كوبالتيتأثر مغناطيس (SmCo) بدرجة الحرارة بسهولة أكبر. أصبحت خسارة التيار الدوامي مشكلة كبيرة.
تؤدي هذه التيارات الدوامية دائمًا إلى توليد الحرارة ومن ثم تدهور أداء المحركات والمولدات وأجهزة الاستشعار. عادةً ما تعمل تقنية المغناطيس المضادة للتيار الدوامي على منع توليد تيار الدوامة أو قمع حركة التيار المستحث.
لقد تم تطوير "Magnet Power" بتقنية مقاومة التيار الدوامي لمغناطيس NdFeB وSmCo.
تيارات إيدي
يتم إنشاء تيارات إيدي في المواد الموصلة الموجودة في مجال كهربائي متناوب أو مجال مغناطيسي متناوب. وفقا لقانون فاراداي، فإن المجالات المغناطيسية المتناوبة تولد الكهرباء، والعكس صحيح. وفي الصناعة، يستخدم هذا المبدأ في صهر المعادن. من خلال الحث ذو التردد المتوسط، يتم تحفيز المواد الموصلة في البوتقة، مثل الحديد والمعادن الأخرى، لتوليد الحرارة، وفي النهاية يتم ذوبان المواد الصلبة.
تكون مقاومة مغناطيس NdFeB أو مغناطيس SmCo أو مغناطيس Alnico منخفضة جدًا دائمًا. يظهر في الجدول 1. لذلك، إذا كانت هذه المغناطيسات تعمل في الأجهزة الكهرومغناطيسية، فإن التفاعل بين التدفق المغناطيسي والمكونات الموصلة يولد تيارات إيدي بسهولة شديدة.
الجدول 1: مقاومة مغناطيس NdFeB أو مغناطيس SmCo أو مغناطيس النيكو
| مغناطيس | Rالمقاومة (مΩ·سم) |
| النيكو | 0.03-0.04 |
| سمكو | 0.05-0.06 |
| ندفيب | 0.09-0.10 |
وفقًا لقانون لينز، تؤدي تيارات إيدي المتولدة في مغناطيس NdFeB وSmCo إلى العديد من التأثيرات غير المرغوب فيها:
● فقدان الطاقة: بسبب التيارات الدوامية، يتحول جزء من الطاقة المغناطيسية إلى حرارة، مما يقلل من كفاءة الجهاز. على سبيل المثال، فقدان الحديد وفقدان النحاس بسبب التيار الدوامي هو العامل الرئيسي لكفاءة المحركات. في سياق الحد من انبعاثات الكربون، يعد تحسين كفاءة المحركات أمرًا مهمًا للغاية.
● توليد الحرارة وإزالة المغناطيسية: يتمتع كل من مغناطيس NdFeB وSmCo بأقصى درجة حرارة تشغيل، وهي معلمة مهمة للمغناطيس الدائم. الحرارة الناتجة عن فقدان التيار الدوامي تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المغناطيس. بمجرد تجاوز الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل، ستحدث إزالة المغناطيسية، الأمر الذي سيؤدي في النهاية إلى انخفاض في وظيفة الجهاز أو مشاكل خطيرة في الأداء.
خاصة بعد تطوير المحركات عالية السرعة، مثل المحركات الحاملة المغناطيسية والمحركات الحاملة للهواء، أصبحت مشكلة إزالة المغناطيسية للدوارات أكثر وضوحًا. يوضح الشكل 1 الجزء الدوار لمحرك يحمل الهواء بسرعة30.000دورة في الدقيقة. ارتفعت درجة الحرارة في النهاية بحوالي500 درجة مئوية، مما أدى إلى إزالة المغناطيسية من المغناطيس.
الشكل 1. a وc هو مخطط المجال المغناطيسي وتوزيع الدوار العادي، على التوالي.
b وd هو مخطط المجال المغناطيسي وتوزيع الجزء الدوار المزيل المغناطيسية، على التوالي.
علاوة على ذلك، تتمتع مغناطيسات NdFeB بدرجة حرارة كوري منخفضة (~ 320 درجة مئوية)، مما يجعلها قابلة لإزالة المغناطيسية. تتراوح درجات حرارة الكوري لمغناطيس SmCo بين 750-820 درجة مئوية. إن NdFeB أسهل في التأثر بالتيار الدوامي من SmCo.
تقنيات مكافحة إيدي الحالية
تم تطوير عدة طرق لتقليل التيارات الدوامية في مغناطيس NdFeB وSmCo. الطريقة الأولى هي تغيير تركيبة وبنية المغناطيس لتعزيز المقاومة. الطريقة الثانية والتي تستخدم دائما في الهندسة لتعطيل تكوين حلقات التيار الدوامي الكبيرة.
1. تعزيز مقاومة المغناطيس
تمت إضافة CaF2 وB2O3 إلى مغناطيس SmCo لتحسين المقاومة، والتي تم تعزيزها من 130 μΩ سم إلى 640 μΩ سم. ومع ذلك، انخفض الحد الأقصى (BH) وBr بشكل ملحوظ.
2. تصفيح المغناطيس
يعد تصفيح المغناطيس الطريقة الأكثر فعالية في الهندسة.
تم تقطيع المغناطيس إلى طبقات رقيقة ثم لصقها معًا. الواجهة بين قطعتين من المغناطيس عبارة عن غراء عازل. يتم تعطيل المسار الكهربائي للتيارات الدوامة. تستخدم هذه التكنولوجيا على نطاق واسع في المحركات والمولدات عالية السرعة. لقد طورت "قوة المغناطيس" الكثير من التقنيات لتحسين مقاومة المغناطيس. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
المعلمة الحرجة الأولى هي المقاومة. إن مقاومة مغناطيس NdFeB وSmCo الرقائقي المنتج بواسطة "Magnet Power" أعلى من 2 MΩ·cm. يمكن لهذه المغناطيسات أن تمنع بشكل كبير توصيل التيار في المغناطيس ومن ثم تمنع توليد الحرارة.
المعلمة الثانية هي سمك الغراء بين قطع المغناطيس. إذا كان سمك طبقة الغراء أعلى من اللازم، فسيؤدي ذلك إلى انخفاض حجم المغناطيس، مما يؤدي إلى انخفاض التدفق المغناطيسي الإجمالي. يمكن لـ "Magnet Power" إنتاج مغناطيسات مغلفة بسماكة طبقة غراء تبلغ 0.05 مم.
3. الطلاء بمواد عالية المقاومة
يتم دائمًا تطبيق الطلاءات العازلة على سطح المغناطيس لتعزيز مقاومة المغناطيس. تعمل هذه الطلاءات كحواجز لتقليل تدفق التيارات الدوامية على سطح المغناطيس. يتم دائمًا استخدام طلاءات السيراميك مثل الإيبوكسي أو الباريلين.
فوائد التكنولوجيا المضادة للتيار الدوامي
تعتبر تقنية مكافحة التيار الدوامي ضرورية في العديد من التطبيقات مع مغناطيس NdFeB وSmCo. مشتمل:
● حمحركات عالية السرعة: في المحركات عالية السرعة، مما يعني أن السرعة تتراوح بين 30.000-200.000 دورة في الدقيقة، يعد قمع التيار الدوامي وتقليل الحرارة هو المطلب الأساسي. يوضح الشكل 3 درجة حرارة المقارنة لمغناطيس SmCo العادي والتيار المضاد للدوامة SmCo في 2600 هرتز. عندما تتجاوز درجة حرارة مغناطيس SmCo العادي (الأحمر الأيسر) 300 درجة مئوية، فإن درجة حرارة مغناطيس SmCo الحالي المضاد للدوامة (الواحد الأزرق الأيمن) لا تتجاوز 150 درجة مئوية.
●آلات التصوير بالرنين المغناطيسي: يعد تقليل التيارات الدوامة أمرًا بالغ الأهمية في التصوير بالرنين المغناطيسي للحفاظ على استقرار الأنظمة.
تعد تقنية مكافحة التيار الدوامي مهمة جدًا لتحسين أداء مغناطيس NdFeB و SmCo في العديد من التطبيقات. باستخدام تقنيات التصفيح والتجزئة والطلاء، يمكن تقليل التيارات الدوامية بشكل كبير في "قوة المغناطيس". يمكن تطبيق مغناطيس NdFeB وSmCo المضاد للتيار الدوامي في الأنظمة الكهرومغناطيسية الحديثة.
وقت النشر: 23 سبتمبر 2024
