לאחרונה, ככל שהטכנולוגיה מתפתחת לקראת תדר גבוה ומהירות גבוהה, אובדן זרם המערבולת של מגנטים הפך לבעיה גדולה. במיוחד הניאודימיום ברזל בורון(NdFeB) וה-סמריום קובלטמגנטים (SmCo), מושפעים בקלות רבה יותר מהטמפרטורה. אובדן זרם המערבולת הפך לבעיה גדולה.
זרמי מערבולת אלה מביאים תמיד ליצירת חום, ולאחר מכן לירידה בביצועים במנועים, גנרטורים וחיישנים. טכנולוגיה נגד זרם מערבולת של מגנטים בדרך כלל מדכאת את יצירת זרם המערבולת או מדכאת את תנועת הזרם המושרה.
"מגנט כוח" פותחה בטכנולוגיה נגד זרם מערבולת של מגנטים NdFeB ו-SmCo.
The Eddy Currents
זרמי מערבולת נוצרים בחומרים מוליכים הנמצאים בשדה חשמלי מתחלף או בשדה מגנטי מתחלף. על פי חוק פאראדיי, שדות מגנטיים מתחלפים מייצרים חשמל, ולהיפך. בתעשייה, עיקרון זה משמש בהתכה מתכתית. באמצעות אינדוקציה בתדר בינוני, חומרים מוליכים בכור ההיתוך, כמו Fe ומתכות אחרות, מושרים ליצור חום, ולבסוף החומרים המוצקים נמסים.
ההתנגדות של מגנטים NdFeB, מגנטים SmCo או מגנטים של אלניקו תמיד נמוכה מאוד. מוצג בטבלה 1. לכן, אם מגנטים אלה עובדים במכשירים אלקטרומגנטיים, האינטראקציה בין השטף המגנטי לרכיבים המוליכים מייצרת זרמי מערבולת בקלות רבה.
טבלה 1 ההתנגדות של מגנטים NdFeB, מגנטים SmCo או מגנטים של אלניקו
| מגנטים | Rאסיסטטיביות (מΩ·ס"מ) |
| אלניקו | 0.03-0.04 |
| SmCo | 0.05-0.06 |
| NdFeB | 0.09-0.10 |
על פי חוק לנץ, זרמי אדי הנוצרים במגנטים של NdFeB ו-SmCo, מובילים למספר השפעות לא רצויות:
● אובדן אנרגיה: עקב זרמי מערבולת, חלק מהאנרגיה המגנטית הופך לחום, מה שמפחית את יעילות המכשיר. לדוגמה, אובדן הברזל ואובדן הנחושת עקב זרם מערבולת הוא הגורם העיקרי ליעילות של מנועים. בהקשר של הפחתת פליטת פחמן, שיפור יעילות המנועים חשוב מאוד.
● הפקת חום ודהמגנטיזציה: גם למגנטי NdFeB וגם למגנטים של SmCo יש את טמפרטורת הפעולה המקסימלית שלהם, שהיא פרמטר קריטי של מגנטים קבועים. החום שנוצר מאיבוד זרם מערבולת גורם לעליית הטמפרטורה של המגנטים. לאחר חריגה מטמפרטורת הפעולה המקסימלית, תתרחש דה-מגנטיזציה, מה שבסופו של דבר יוביל לירידה בתפקוד המכשיר או לבעיות ביצועים חמורות.
במיוחד לאחר הפיתוח של מנועים מהירים, כגון מנועי מיסבים מגנטיים ומנועי מיסב אוויר, בעיית הדה-מגנטיזציה של הרוטורים הפכה בולטת יותר. איור 1 מציג את הרוטור של מנוע נושא אוויר עם מהירות של30,000סל"ד. הטמפרטורה עלתה בסופו של דבר בערך500 מעלות צלזיוס, וכתוצאה מכך דה-מגנטיזציה של המגנטים.
איור 1. a ו-c הם דיאגרמת השדה המגנטי והתפלגות הרוטור הרגיל, בהתאמה.
b ו-d הם דיאגרמת השדה המגנטי והתפלגות הרוטור המפורק, בהתאמה.
יתר על כן, למגנטים של NdFeB יש טמפרטורת Curie נמוכה (~320°C), מה שהופך אותם לדה-מגנטיזציה. טמפרטורות הקורי של מגנטים של SmCo, נעות בין 750-820 מעלות צלזיוס. NdFeB קל יותר להיות מושפע מזרם מערבולת מאשר SmCo.
טכנולוגיות אנטי אדי
פותחו מספר שיטות להפחתת זרמי המערבולת במגנטי NdFeB ו-SmCo. השיטה הראשונה היא לשנות את ההרכב והמבנה של מגנטים כדי לשפר את ההתנגדות. השיטה השנייה המשמשת תמיד בהנדסה כדי לשבש היווצרות של לולאות זרם מערבולת גדולות.
1.שפר את ההתנגדות של מגנטים
ל-Gabay et.al נוספו CaF2, B2O3 למגנטים של SmCo כדי לשפר את ההתנגדות, שגדלה מ-130 μΩ ס"מ ל-640 μΩ ס"מ. עם זאת, (BH)max ו-Br ירדו באופן משמעותי.
2. למינציה של מגנטים
למינציה של המגנטים, היא השיטה היעילה ביותר בהנדסה.
המגנטים נחתכו לשכבות דקות ואז הדביקו אותם יחד. הממשק בין שתי חתיכות של מגנטים הוא דבק מבודד. הנתיב החשמלי של זרמי המערבולת מופרע. טכנולוגיה זו נמצאת בשימוש נרחב במנועים ובגנרטורים מהירים. "כוח מגנט" פותחה הרבה טכנולוגיות כדי לשפר את ההתנגדות של מגנטים. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
הפרמטר הקריטי הראשון הוא ההתנגדות. ההתנגדות של מגנטים למינציה של NdFeB ו-SmCo המיוצרים על ידי "מגנט כוח" גבוהה מ-2 MΩ·cm. מגנטים אלו יכולים לעכב משמעותית את הולכת הזרם במגנט ולאחר מכן לדכא את יצירת החום.
הפרמטר השני הוא עובי הדבק בין פיסות מגנטים. אם עובי שכבת הדבק גבוה מדי, זה יגרום לירידה בנפח המגנט, וכתוצאה מכך לירידה בשטף המגנטי הכולל. "מגנט כוח" יכול לייצר מגנטים למינציה עם עובי שכבת דבק של 0.05 מ"מ.
3. ציפוי בחומרים בעלי התנגדות גבוהה
ציפויים מבודדים מיושמים תמיד על פני השטח של מגנטים כדי לשפר את ההתנגדות של מגנטים. ציפוי אלו פועלים כמחסומים, כדי להפחית את זרימת זרמי המערבולת על פני המגנט. כמו אפוקסי או פארילן, של ציפויים קרמיים משמשים תמיד.
היתרונות של טכנולוגיית אנטי-מערבולת
טכנולוגיית זרם מערבולת חיונית מיושמת ביישומים רבים עם מגנטים של NdFeB ו-SmCo. לְרַבּוֹת:
● Hמנועים מהירים: במנועים מהירים, כלומר המהירות היא בין 30,000-200,000 סל"ד, כדי לדכא את זרם המערבולת ולהפחית חום היא הדרישה העיקרית. איור 3 מציג את טמפרטורת ההשוואה של מגנט SmCo רגיל וזרם אנטי-ערבול SmCo ב-2600Hz. כאשר הטמפרטורה של מגנטים SmCo רגילים (אדום שמאלי) עולה על 300℃, הטמפרטורה של מגנטים של SmCo נגד זרם מערבולת (בולה ימנית) אינה עולה על 150℃.
●מכונות MRI: הפחתת זרמי מערבולת היא קריטית ב-MRI כדי לשמור על יציבות המערכות.
טכנולוגיה נגד זרם מערבולת חשובה מאוד לשיפור הביצועים של מגנטים NdFeB ו-SmCo ביישומים רבים. על ידי שימוש בטכנולוגיות למינציה, פילוח וציפוי, ניתן להפחית באופן משמעותי את זרמי המערבולת ב"כוח מגנט". ניתן ליישם את המגנטים נגד זרם המערבולת NdFeB ו- SmCo במערכות אלקטרומגנטיות מודרניות.
זמן פרסום: 23-2024 בספטמבר
