钐钴(SmCo)和钕铁硼(NdFeB)永磁材料的电阻较低,在交变电场中会产生较大的涡流。涡流效应伴随热效应,使磁体发热,当温度过高时,磁体会发生热退磁现象。

钐钴
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钐钴
钕铁硼
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钕铁硼

涡流损耗的大小受磁场变化方式、导体运动、几何形状、磁导率和电导率等因素影响。在旋转机械中,转速越高、磁导率越高、电阻率越低,则涡流损耗越大。在电动汽车和电梯等应用中,永磁电机通常由逆变器控制,由于存在载波频率的高次谐波,这会进一步增加涡流损耗,导致热退磁。

降低涡流损耗的方法

电机设计角度:

1. 环绕磁体的屏蔽柱;

屏蔽柱
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屏蔽柱

2. 分割磁体;

分割磁体
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分割磁体

3. 侧面隔离磁体;

隔离磁体
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隔离磁体

这些方法通过改变磁体的结构来减少涡流效应。

磁体材料角度:

降低涡流损耗的一种有效方法是采用粘结磁体。粘结剂使粘结磁体的电阻率显著高于烧结磁体(高出10²~10⁴倍)。然而,粘结磁体的功率和最高使用温度有限。因此,提高烧结磁体的电阻率是更直接的方法。

提高烧结磁体电阻率的方法:

1. 添加高电阻率的粉体(如Al₂O₃);

Al₂O₃
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Al₂O₃

2. 涂覆SiO₂涂层;

SiO₂
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SiO₂

尽管这些方法能提高电阻率,但也会影响磁性能。因此,在研发过程中,需要在电阻率和磁性能之间找到平衡。

通过优化磁体设计和选择合适材料,可以有效降低涡流损耗,提升电机性能和可靠性。