Récemment, à mesure que la technologie évolue vers les hautes fréquences et les grandes vitesses, la perte des aimants par courants de Foucault est devenue un problème majeur. Surtout leNéodyme Fer Bore(NdFeB) et leSamarium CobaltLes aimants (SmCo) sont plus facilement affectés par la température. La perte par courants de Foucault est devenue un problème majeur.
Ces courants de Foucault entraînent toujours une génération de chaleur, puis une dégradation des performances des moteurs, des générateurs et des capteurs. La technologie anti-courants de Foucault des aimants supprime généralement la génération de courants de Foucault ou supprime le mouvement du courant induit.
« Magnet Power » a été développé la technologie anti-courants de Foucault des aimants NdFeB et SmCo.
Les courants de Foucault
Les courants de Foucault sont générés dans des matériaux conducteurs qui se trouvent dans un champ électrique alternatif ou un champ magnétique alternatif. Selon la loi de Faraday, les champs magnétiques alternatifs génèrent de l'électricité et vice versa. Dans l'industrie, ce principe est utilisé dans la fusion métallurgique. Grâce à l'induction à moyenne fréquence, les matériaux conducteurs du creuset, tels que le Fe et d'autres métaux, sont amenés à générer de la chaleur, et finalement les matériaux solides fondent.
La résistivité des aimants NdFeB, SmCo ou Alnico est toujours très faible. Montré dans le tableau 1. Par conséquent, si ces aimants fonctionnent dans des appareils électromagnétiques, l'interaction entre le flux magnétique et les composants conducteurs génère très facilement des courants de Foucault.
Tableau 1 La résistivité des aimants NdFeB, des aimants SmCo ou des aimants Alnico
| Aimants | Rsistivité(mΩ·cm) |
| Alnico | 0,03-0,04 |
| SmCo | 0,05-0,06 |
| NdFeB | 0,09-0,10 |
Selon la loi de Lenz, les courants de Foucault générés dans les aimants NdFeB et SmCo entraînent plusieurs effets indésirables :
● Perte d'énergie: En raison des courants de Foucault, une partie de l'énergie magnétique est convertie en chaleur, réduisant ainsi l'efficacité de l'appareil. Par exemple, la perte de fer et la perte de cuivre dues aux courants de Foucault sont le principal facteur d’efficacité des moteurs. Dans le contexte de la réduction des émissions de carbone, l’amélioration du rendement des moteurs est très importante.
● Génération de chaleur et démagnétisation: Les aimants NdFeB et SmCo ont leur température de fonctionnement maximale, qui est un paramètre critique des aimants permanents. La chaleur générée par la perte par courants de Foucault provoque une augmentation de la température des aimants. Une fois la température maximale de fonctionnement dépassée, une démagnétisation se produira, ce qui entraînera éventuellement une diminution du fonctionnement de l'appareil ou de graves problèmes de performances.
Surtout après le développement de moteurs à grande vitesse, tels que les moteurs à paliers magnétiques et les moteurs à paliers pneumatiques, le problème de démagnétisation des rotors est devenu plus important. La figure 1 montre le rotor d'un moteur sur coussin d'air avec une vitesse de30 000RPM. La température a finalement augmenté d'environ500°C, entraînant une démagnétisation des aimants.
Fig1. a et c sont respectivement le diagramme du champ magnétique et la distribution du rotor normal.
b et d sont respectivement le diagramme du champ magnétique et la distribution du rotor démagnétisé.
De plus, les aimants NdFeB ont une faible température de Curie (~320°C), ce qui les rend démagnétisés. Les températures de Curie des aimants SmCo se situent entre 750 et 820°C. Le NdFeB est plus facilement affecté par les courants de Foucault que le SmCo.
Technologies anti-courants de Foucault
Plusieurs méthodes ont été développées pour réduire les courants de Foucault dans les aimants NdFeB et SmCo. Cette première méthode consiste à modifier la composition et la structure des aimants pour améliorer la résistivité. La deuxième méthode qui est toujours utilisée en ingénierie pour perturber la formation de grandes boucles de courants de Foucault.
1. Améliorer la résistivité des aimants
Gabay et.al ont ajouté du CaF2, du B2O3 aux aimants SmCo pour améliorer la résistivité, qui est passée de 130 μΩ cm à 640 μΩ cm. Cependant, le (BH)max et le Br ont diminué de manière significative.
2. Stratification des aimants
Le laminage des aimants est la méthode la plus efficace en ingénierie.
Les aimants ont été découpés en fines couches puis collés ensemble. L'interface entre deux morceaux d'aimants est de la colle isolante. Le chemin électrique des courants de Foucault est perturbé. Cette technologie est largement utilisée dans les moteurs et générateurs à grande vitesse. « Magnet Power » a développé de nombreuses technologies pour améliorer la résistivité des aimants. https://www.magnetpower-tech.com/high-electrical-impedance-eddy-current-series-product/
Le premier paramètre critique est la résistivité. La résistivité des aimants laminés NdFeB et SmCo produits par « Magnet Power » est supérieure à 2 MΩ·cm. Ces aimants peuvent inhiber considérablement la conduction du courant dans l’aimant, puis supprimer la génération de chaleur.
Le deuxième paramètre est l’épaisseur de la colle entre les morceaux d’aimants. Si l’épaisseur de la couche de colle est trop élevée, le volume de l’aimant diminuera, ce qui entraînera une diminution du flux magnétique global. « Magnet Power » peut produire des aimants laminés avec une épaisseur de couche de colle de 0,05 mm.
3. Revêtement avec des matériaux à haute résistivité
Des revêtements isolants sont toujours appliqués sur la surface des aimants pour améliorer la résistivité des aimants. Ces revêtements agissent comme des barrières, pour réduire la circulation des courants de Foucault à la surface de l'aimant. Comme l'époxy ou le parylène, des revêtements céramiques sont toujours utilisés.
Avantages de la technologie anti-courants de Foucault
La technologie anti-courants de Foucault est essentielle et appliquée dans de nombreuses applications avec les aimants NdFeB et SmCo. Y compris:
●Hmoteurs à grande vitesse: Dans les moteurs à grande vitesse, ce qui signifie que la vitesse est comprise entre 30 000 et 200 000 tr/min, la suppression des courants de Foucault et la réduction de la chaleur sont des exigences clés. La figure 3 montre la température de comparaison de l'aimant SmCo normal et du SmCo anti-courants de Foucault à 2600 Hz. Lorsque la température des aimants SmCo normaux (celui rouge de gauche) dépasse 300 ℃, la température des aimants SmCo anti-courants de Foucault (celui bleu de droite) ne dépasse pas 150 ℃.
●Appareils IRM: La réduction des courants de Foucault est essentielle en IRM pour maintenir la stabilité des systèmes.
La technologie anti-courants de Foucault est très importante pour améliorer les performances des aimants NdFeB et SmCo dans de nombreuses applications. En utilisant les technologies de stratification, de segmentation et de revêtement, les courants de Foucault peuvent être considérablement réduits dans « Magnet Power ». Les aimants anti-courants de Foucault NdFeB et SmCo peuvent être appliqués dans les systèmes électromagnétiques modernes.
Heure de publication : 23 septembre 2024
