เมื่อเร็ว ๆ นี้ ในขณะที่เทคโนโลยีพัฒนาไปสู่ความถี่สูงและความเร็วสูง การสูญเสียแม่เหล็กในปัจจุบันกลายเป็นปัญหาสำคัญ โดยเฉพาะนีโอดิเมียมเหล็กโบรอน(NdFeB) และซาแมเรียมโคบอลต์แม่เหล็ก (SmCo) ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิได้ง่ายกว่า การสูญเสียกระแสน้ำวนกลายเป็นปัญหาสำคัญ
กระแสน้ำวนเหล่านี้ส่งผลให้เกิดความร้อนเสมอ และจากนั้นประสิทธิภาพในมอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเซ็นเซอร์ก็เสื่อมลง เทคโนโลยีแม่เหล็กป้องกันกระแสไหลวนมักจะระงับการสร้างกระแสไหลวนหรือยับยั้งการเคลื่อนที่ของกระแสเหนี่ยวนำ
“พลังแม่เหล็ก” ได้รับการพัฒนาเทคโนโลยีป้องกันกระแสไหลวนของแม่เหล็ก NdFeB และ SmCo
กระแสน้ำวน
กระแสเอ็ดดี้ถูกสร้างขึ้นในวัสดุนำไฟฟ้าซึ่งอยู่ในสนามไฟฟ้ากระแสสลับหรือสนามแม่เหล็กสลับ ตามกฎของฟาราเดย์ สนามแม่เหล็กสลับจะผลิตกระแสไฟฟ้า และในทางกลับกัน ในอุตสาหกรรม หลักการนี้ใช้ในการหลอมโลหะ ด้วยการเหนี่ยวนำความถี่ปานกลาง วัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าในเบ้าหลอม เช่น Fe และโลหะอื่นๆ จะถูกกระตุ้นให้เกิดความร้อน และในที่สุดวัสดุที่เป็นของแข็งก็จะละลาย
ความต้านทานของแม่เหล็ก NdFeB, แม่เหล็ก SmCo หรือแม่เหล็ก Alnico นั้นต่ำมากเสมอ แสดงในตารางที่ 1 ดังนั้น หากแม่เหล็กเหล่านี้ทำงานในอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้า ปฏิกิริยาระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กและส่วนประกอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจะทำให้เกิดกระแสเอ็ดดี้อย่างง่ายดาย
ตารางที่ 1 ความต้านทานของแม่เหล็ก NdFeB แม่เหล็ก SmCo หรือแม่เหล็ก Alnico
| แม่เหล็ก | Rความต้านทานไฟฟ้า (มΩ·ซม.) |
| อัลนิโก | 0.03-0.04 |
| เอสเอ็มซี | 0.05-0.06 |
| NdFeB | 0.09-0.10 |
ตามกฎของเลนซ์ กระแสเอ็ดดี้ที่เกิดขึ้นในแม่เหล็ก NdFeB และ SmCo ทำให้เกิดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์หลายประการ:
● การสูญเสียพลังงาน: เนื่องจากกระแสน้ำวน พลังงานแม่เหล็กส่วนหนึ่งจะถูกแปลงเป็นความร้อน ส่งผลให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลง ตัวอย่างเช่น การสูญเสียธาตุเหล็กและการสูญเสียทองแดงเนื่องจากกระแสไหลวนเป็นปัจจัยหลักของประสิทธิภาพของมอเตอร์ ในบริบทของการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน การปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์ถือเป็นสิ่งสำคัญมาก
● การสร้างความร้อนและการล้างอำนาจแม่เหล็ก: ทั้งแม่เหล็ก NdFeB และ SmCo มีอุณหภูมิในการทำงานสูงสุด ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญของแม่เหล็กถาวร ความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียกระแสเอ็ดดี้ทำให้อุณหภูมิของแม่เหล็กสูงขึ้น เมื่อเกินอุณหภูมิการทำงานสูงสุด การล้างอำนาจแม่เหล็กจะเกิดขึ้น ซึ่งจะทำให้การทำงานของอุปกรณ์ลดลงหรือปัญหาประสิทธิภาพการทำงานที่ร้ายแรงในที่สุด
โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการพัฒนามอเตอร์ความเร็วสูง เช่น มอเตอร์แบริ่งแม่เหล็กและมอเตอร์แบริ่งอากาศ ปัญหาการล้างอำนาจแม่เหล็กของโรเตอร์ก็มีความโดดเด่นมากขึ้น รูปที่ 1 แสดงโรเตอร์ของมอเตอร์ลูกปืนลมด้วยความเร็ว30,000รอบต่อนาที ในที่สุดอุณหภูมิก็สูงขึ้นประมาณ500°ซส่งผลให้เกิดการล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็ก
รูปที่ 1 a และ c คือแผนภาพสนามแม่เหล็กและการกระจายตัวของโรเตอร์ปกติตามลำดับ
b และ d คือแผนภาพสนามแม่เหล็กและการกระจายตัวของโรเตอร์ที่ถูกล้างอำนาจแม่เหล็กตามลำดับ
นอกจากนี้ แม่เหล็ก NdFeB ยังมีอุณหภูมิคูรีต่ำ (~320°C) ซึ่งทำให้แม่เหล็กถูกล้างอำนาจแม่เหล็ก อุณหภูมิคูรีของแม่เหล็ก SmCo อยู่ระหว่าง 750-820°C NdFeB ได้รับผลกระทบจากกระแสไหลวนได้ง่ายกว่า SmCo
เทคโนโลยีปัจจุบันต่อต้าน Eddy
มีการพัฒนาวิธีการต่างๆ มากมายเพื่อลดกระแสเอ็ดดี้ในแม่เหล็ก NdFeB และ SmCo วิธีแรกคือการเปลี่ยนองค์ประกอบและโครงสร้างของแม่เหล็กเพื่อเพิ่มความต้านทาน วิธีที่สองซึ่งมักใช้ในทางวิศวกรรมเพื่อขัดขวางการก่อตัวของกระแสวนวนขนาดใหญ่
1. เพิ่มความต้านทานของแม่เหล็ก
Gabay et.al ได้เพิ่ม CaF2, B2O3 ลงในแม่เหล็ก SmCo เพื่อปรับปรุงความต้านทาน ซึ่งลดลงจาก 130 μΩ cm เป็น 640 μΩ cm อย่างไรก็ตาม ค่าสูงสุด (BH) และ Br ลดลงอย่างมาก
2. การเคลือบแม่เหล็ก
การเคลือบแม่เหล็กเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในด้านวิศวกรรม
แม่เหล็กถูกหั่นเป็นชั้นบางๆ แล้วติดเข้าด้วยกัน ส่วนต่อประสานระหว่างแม่เหล็กสองชิ้นคือกาวฉนวน เส้นทางไฟฟ้าสำหรับกระแสน้ำวนถูกรบกวน เทคโนโลยีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความเร็วสูง “พลังแม่เหล็ก” ได้รับการพัฒนาเทคโนโลยีมากมายเพื่อปรับปรุงความต้านทานของแม่เหล็ก https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
พารามิเตอร์วิกฤตตัวแรกคือความต้านทาน ความต้านทานของแม่เหล็ก NdFeB และ SmCo แบบเคลือบที่ผลิตโดย "พลังแม่เหล็ก" สูงกว่า 2 MΩ·cm แม่เหล็กเหล่านี้สามารถยับยั้งการนำกระแสในแม่เหล็กได้อย่างมาก จากนั้นจึงระงับการสร้างความร้อน
พารามิเตอร์ที่สองคือความหนาของกาวระหว่างชิ้นส่วนแม่เหล็ก หากความหนาของชั้นกาวสูงเกินไป จะทำให้ปริมาตรของแม่เหล็กลดลง ส่งผลให้ฟลักซ์แม่เหล็กโดยรวมลดลง “พลังแม่เหล็ก” สามารถผลิตแม่เหล็กเคลือบที่มีความหนาของชั้นกาว 0.05 มม.
3. การเคลือบด้วยวัสดุที่มีความต้านทานสูง
การเคลือบฉนวนจะถูกเคลือบบนพื้นผิวของแม่เหล็กเสมอเพื่อเพิ่มความต้านทานของแม่เหล็ก สารเคลือบเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นอุปสรรคในการลดการไหลของกระแสหมุนวนบนพื้นผิวของแม่เหล็ก เช่น อีพ็อกซี่หรือพาริลีน จะใช้การเคลือบเซรามิกเสมอ
ประโยชน์ของเทคโนโลยีปัจจุบันต่อต้านเอ็ดดี้
เทคโนโลยีป้องกันกระแสไหลวนถือเป็นสิ่งสำคัญในการใช้งานหลายประเภทที่มีแม่เหล็ก NdFeB และ SmCo รวมทั้ง:
● ฮมอเตอร์ความเร็วสูง: ในมอเตอร์ความเร็วสูง ซึ่งหมายถึงความเร็วอยู่ระหว่าง 30,000-200,000RPM เพื่อลดกระแสไหลวนและลดความร้อนเป็นข้อกำหนดสำคัญ รูปที่ 3 แสดงอุณหภูมิเปรียบเทียบของแม่เหล็ก SmCo ปกติและ SmCo กระแสต่อต้านกระแสใน 2600Hz เมื่ออุณหภูมิของแม่เหล็ก SmCo ปกติ (อันซ้ายสีแดง) เกิน 300 ℃ อุณหภูมิของแม่เหล็ก SmCo ที่ป้องกันกระแสไหลวน (อันขวา bule หนึ่ง) จะไม่เกิน 150 ℃
เครื่องเอ็มอาร์ไอ: การลดกระแสน้ำวนถือเป็นสิ่งสำคัญใน MRI เพื่อรักษาเสถียรภาพของระบบ
เทคโนโลยีป้องกันกระแสไหลวนมีความสำคัญมากในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแม่เหล็ก NdFeB และ SmCo ในการใช้งานหลายประเภท ด้วยการใช้เทคโนโลยีการเคลือบ การแบ่งส่วน และการเคลือบ กระแสเอ็ดดี้สามารถลดลงได้อย่างมากใน "พลังงานแม่เหล็ก" แม่เหล็ก NdFeB และ SmCo ที่ป้องกันกระแสไหลวนสามารถนำมาใช้ในระบบแม่เหล็กไฟฟ้าสมัยใหม่ได้
เวลาโพสต์: 23 กันยายน 2024
