Recentemente, à medida que a tecnologia se desenvolve em direção a alta frequência e alta velocidade, a perda de correntes parasitas de ímãs tornou-se um grande problema. Especialmente oNeodímio Ferro Boro(NdFeB) e oSamário Cobalto(SmCo), são mais facilmente afetados pela temperatura. A perda por correntes parasitas tornou-se um grande problema.
Essas correntes parasitas sempre resultam na geração de calor e, em seguida, na degradação do desempenho de motores, geradores e sensores. A tecnologia anti-correntes parasitas de ímãs geralmente suprime a geração de correntes parasitas ou suprime o movimento da corrente induzida.
“Magnet Power” foi desenvolvida a tecnologia anti-corrente parasita de ímãs NdFeB e SmCo.
As correntes parasitas
As correntes parasitas são geradas em materiais condutores que estão em um campo elétrico alternado ou campo magnético alternado. De acordo com a lei de Faraday, campos magnéticos alternados geram eletricidade e vice-versa. Na indústria, este princípio é utilizado na fusão metalúrgica. Através da indução de média frequência, os materiais condutores no cadinho, como Fe e outros metais, são induzidos a gerar calor e, finalmente, os materiais sólidos são derretidos.
A resistividade dos ímãs NdFeB, ímãs SmCo ou ímãs Alnico é sempre muito baixa. Mostrado na tabela 1. Portanto, se esses ímãs funcionam em dispositivos eletromagnéticos, a interação entre o fluxo magnético e os componentes condutores gera correntes parasitas com muita facilidade.
Tabela 1 A resistividade dos ímãs NdFeB, ímãs SmCo ou ímãs Alnico
| Ímãs | Resistividade (mΩ·cm) |
| Alnico | 0,03-0,04 |
| SmCo | 0,05-0,06 |
| NdFeB | 0,09-0,10 |
De acordo com a Lei de Lenz, as correntes parasitas geradas nos ímãs NdFeB e SmCo levam a vários efeitos indesejáveis:
● Perda de energia: Devido às correntes parasitas, uma parte da energia magnética é convertida em calor, reduzindo a eficiência do dispositivo. Por exemplo, a perda de ferro e a perda de cobre devido às correntes parasitas são o principal fator de eficiência dos motores. No contexto da redução das emissões de carbono, melhorar a eficiência dos motores é muito importante.
● Geração de Calor e Desmagnetização: Ambos os ímãs NdFeB e SmCo têm sua temperatura operacional máxima, que é um parâmetro crítico dos ímãs permanentes. O calor gerado pela perda de correntes parasitas faz com que a temperatura dos ímãs aumente. Uma vez excedida a temperatura máxima de operação, ocorrerá a desmagnetização, o que eventualmente levará à diminuição do funcionamento do dispositivo ou a sérios problemas de desempenho.
Especialmente após o desenvolvimento de motores de alta velocidade, como motores de rolamento magnético e motores de rolamento pneumático, o problema de desmagnetização dos rotores tornou-se mais proeminente. A Figura 1 mostra o rotor de um motor de rolamento pneumático com velocidade de30.000RPM. A temperatura eventualmente subiu cerca de500ºC, resultando na desmagnetização dos ímãs.
Figura 1. a e c são o diagrama do campo magnético e a distribuição do rotor normal, respectivamente.
b e d são o diagrama do campo magnético e distribuição do rotor desmagnetizado, respectivamente.
Além disso, os ímãs de NdFeB possuem baixa temperatura Curie (~320°C), o que os torna desmagnetizados. As temperaturas curie dos ímãs SmCo variam entre 750-820°C. O NdFeB é mais fácil de ser afetado pelas correntes parasitas do que o SmCo.
Tecnologias anti-correntes parasitas
Vários métodos foram desenvolvidos para reduzir as correntes parasitas em ímãs NdFeB e SmCo. O primeiro método consiste em alterar a composição e estrutura dos ímãs para aumentar a resistividade. O segundo método que sempre é usado em engenharia para interromper a formação de grandes loops de correntes parasitas.
1. Melhorar a resistividade dos ímãs
Gabay et.al adicionaram CaF2, B2O3 aos ímãs SmCo para melhorar a resistividade, que foi aumentada de 130 μΩ cm para 640 μΩ cm. Entretanto, o (BH)max e o Br diminuíram significativamente.
2. Laminação de ímãs
Laminar os ímãs é o método mais eficaz em engenharia.
Os ímãs foram cortados em camadas finas e depois colados. A interface entre duas peças de ímãs é uma cola isolante. O caminho elétrico para as correntes parasitas é interrompido. Esta tecnologia é amplamente utilizada em motores e geradores de alta velocidade. “Magnet Power” desenvolveu muitas tecnologias para melhorar a resistividade dos ímãs. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
O primeiro parâmetro crítico é a resistividade. A resistividade dos ímãs laminados de NdFeB e SmCo produzidos pela “Magnet Power” é superior a 2 MΩ·cm. Esses ímãs podem inibir significativamente a condução de corrente no ímã e então suprimir a geração de calor.
O segundo parâmetro é a espessura da cola entre os pedaços de ímãs. Se a espessura da camada de cola for muito maior, o volume do ímã diminuirá, resultando em uma diminuição no fluxo magnético geral. “Magnet Power” pode produzir ímãs laminados com espessura de camada de cola de 0,05 mm.
3. Revestimento com materiais de alta resistividade
Revestimentos isolantes são sempre aplicados na superfície dos ímãs para aumentar a resistividade dos ímãs. Esses revestimentos atuam como barreiras, para reduzir o fluxo de correntes parasitas na superfície do ímã. Como epóxi ou parileno, são sempre utilizados revestimentos cerâmicos.
Benefícios da tecnologia anti-correntes parasitas
A tecnologia anti-correntes parasitas é essencial aplicada em muitas aplicações com ímãs NdFeB e SmCo. Incluindo:
●Hmotores de alta velocidade: Em motores de alta velocidade, o que significa que a velocidade está entre 30.000-200.000 RPM, suprimir a corrente parasita e reduzir o calor é o principal requisito. A Figura 3 mostra a temperatura de comparação do ímã SmCo normal e da corrente anti-parasita SmCo em 2600Hz. Quando a temperatura dos ímãs SmCo normais (vermelho esquerdo) excede 300 ℃, a temperatura dos ímãs SmCo de corrente anti-eddy (bule direito um) não excede 150 ℃.
●Máquinas de ressonância magnética: A redução das correntes parasitas é fundamental na ressonância magnética para manter a estabilidade dos sistemas.
A tecnologia anti-correntes parasitas é muito importante para melhorar o desempenho dos ímãs NdFeB e SmCo em muitas aplicações. Ao usar tecnologias de laminação, segmentação e revestimento, as correntes parasitas podem ser significativamente reduzidas em “Potência Magnética”. Os ímãs anti-correntes parasitas NdFeB e SmCo podem ser aplicados em sistemas eletromagnéticos modernos.
Horário da postagem: 23 de setembro de 2024
