Recentemente, con lo sviluppo della tecnologia verso l'alta frequenza e l'alta velocità, la perdita di correnti parassite dei magneti è diventata un grosso problema. Soprattutto ilNeodimio Ferro Boro(NdFeB) e ilSamario CobaltoI magneti (SmCo) risentono più facilmente della temperatura. La perdita delle correnti parassite è diventata un grosso problema.
Queste correnti parassite provocano sempre la generazione di calore e quindi il degrado delle prestazioni di motori, generatori e sensori. La tecnologia anti-correnti parassite dei magneti solitamente sopprime la generazione di correnti parassite o sopprime il movimento della corrente indotta.
“Magnet Power” è stata sviluppata la tecnologia Anti-correnti parassite dei magneti NdFeB e SmCo.
Le correnti parassite
Le correnti parassite sono generate in materiali conduttivi che si trovano in un campo elettrico alternato o in un campo magnetico alternato. Secondo la legge di Faraday, i campi magnetici alternati generano elettricità e viceversa. Nell'industria, questo principio viene utilizzato nella fusione metallurgica. Attraverso l'induzione a media frequenza, i materiali conduttori presenti nel crogiolo, come Fe e altri metalli, vengono indotti a generare calore e infine i materiali solidi vengono fusi.
La resistività dei magneti NdFeB, dei magneti SmCo o dei magneti Alnico è sempre molto bassa. Mostrato nella tabella 1. Pertanto, se questi magneti funzionano in dispositivi elettromagnetici, l'interazione tra il flusso magnetico e i componenti conduttivi genera molto facilmente correnti parassite.
Tabella 1 La resistività dei magneti NdFeB, magneti SmCo o magneti Alnico
| Magneti | Rresistività (mΩ·cm) |
| Alnico | 0,03-0,04 |
| SmCo | 0,05-0,06 |
| NdFeB | 0,09-0,10 |
Secondo la legge di Lenz, le correnti parassite generate nei magneti NdFeB e SmCo portano a diversi effetti indesiderati:
● Perdita di energia: A causa delle correnti parassite, una parte dell'energia magnetica viene convertita in calore, riducendo l'efficienza del dispositivo. Ad esempio, la perdita di ferro e di rame dovuta alle correnti parassite è il principale fattore di efficienza dei motori. Nel contesto della riduzione delle emissioni di carbonio, migliorare l’efficienza dei motori è molto importante.
● Generazione di calore e smagnetizzazione: Sia i magneti NdFeB che SmCo hanno la loro temperatura massima di funzionamento, che è un parametro critico dei magneti permanenti. Il calore generato dalla perdita di correnti parassite fa aumentare la temperatura dei magneti. Una volta superata la temperatura massima di funzionamento, si verificherà la smagnetizzazione, che alla fine porterà ad una diminuzione della funzionalità del dispositivo o a gravi problemi di prestazioni.
Soprattutto dopo lo sviluppo di motori ad alta velocità, come i motori con cuscinetti magnetici e i motori con cuscinetti ad aria, il problema della smagnetizzazione dei rotori è diventato più importante. La Figura 1 mostra il rotore di un motore con cuscinetti ad aria con una velocità di30.000giri al minuto. Alla fine la temperatura è aumentata di circa500°C, con conseguente smagnetizzazione dei magneti.
Fig1. a e c sono rispettivamente il diagramma del campo magnetico e la distribuzione del rotore normale.
b e d sono rispettivamente il diagramma del campo magnetico e la distribuzione del rotore smagnetizzato.
Inoltre, i magneti NdFeB hanno una bassa temperatura di Curie (~320°C), che li rende smagnetizzati. La temperatura di curie dei magneti SmCo varia tra 750 e 820°C. NdFeB è più facile da influenzare dalle correnti parassite rispetto a SmCo.
Tecnologie anti-correnti parassite
Sono stati sviluppati diversi metodi per ridurre le correnti parassite nei magneti NdFeB e SmCo. Il primo metodo consiste nel modificare la composizione e la struttura dei magneti per migliorare la resistività. Il secondo metodo, sempre utilizzato in ingegneria, è quello di interrompere la formazione di grandi circuiti di correnti parassite.
1. Migliora la resistività dei magneti
Gabay et al. hanno aggiunto CaF2, B2O3 ai magneti SmCo per migliorare la resistività, che è aumentata da 130 μΩ cm a 640 μΩ cm. Tuttavia, (BH)max e Br sono diminuiti in modo significativo.
2. Laminazione dei magneti
La laminazione dei magneti è il metodo più efficace in ingegneria.
I magneti sono stati tagliati in strati sottili e poi incollati insieme. L'interfaccia tra due pezzi di magneti è una colla isolante. Il percorso elettrico delle correnti parassite è interrotto. Questa tecnologia è ampiamente utilizzata nei motori e nei generatori ad alta velocità. “Magnet Power” ha sviluppato molte tecnologie per migliorare la resistività dei magneti. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
Il primo parametro critico è la resistività. La resistività dei magneti laminati NdFeB e SmCo prodotti da “Magnet Power” è superiore a 2 MΩ·cm. Questi magneti possono inibire significativamente la conduzione di corrente nel magnete e quindi sopprimere la generazione di calore.
Il secondo parametro è lo spessore della colla tra i pezzi di magneti. Se lo spessore dello strato di colla è troppo elevato, il volume del magnete diminuirà, con conseguente diminuzione del flusso magnetico complessivo. "Magnet Power" può produrre magneti laminati con uno spessore dello strato di colla di 0,05 mm.
3. Rivestimento con materiali ad alta resistività
I rivestimenti isolanti vengono sempre applicati sulla superficie dei magneti per migliorare la resistività dei magneti. Questi rivestimenti agiscono come barriere, per ridurre il flusso di correnti parassite sulla superficie del magnete. Vengono sempre utilizzati rivestimenti ceramici come quelli epossidici o parilene.
Vantaggi della tecnologia anti-correnti parassite
La tecnologia anti-correnti parassite è essenziale applicata in molte applicazioni con magneti NdFeB e SmCo. Compreso:
● Hmotori ad alta velocità: Nei motori ad alta velocità, il che significa che la velocità è compresa tra 30.000 e 200.000 giri/min, sopprimere le correnti parassite e ridurre il calore è il requisito fondamentale. La Figura 3 mostra la temperatura di confronto del normale magnete SmCo e della corrente parassita SmCo a 2600 Hz. Quando la temperatura dei normali magneti SmCo (quello rosso a sinistra) supera i 300 ℃, la temperatura dei magneti SmCo anti-correnti parassite (quello a destra) non supera i 150 ℃.
●Macchine per la risonanza magnetica: La riduzione delle correnti parassite è fondamentale nella risonanza magnetica per mantenere la stabilità dei sistemi.
La tecnologia anti-correnti parassite è molto importante per migliorare le prestazioni dei magneti NdFeB e SmCo in molte applicazioni. Utilizzando le tecnologie di laminazione, segmentazione e rivestimento, le correnti parassite possono essere significativamente ridotte in "Magnet Power". I magneti NdFeB e SmCo anti-correnti parassite possono essere applicati nei moderni sistemi elettromagnetici.
Orario di pubblicazione: 23 settembre 2024
