Понимание повышения рабочей температуры из-за потерь вихревых токов
В статорных магнитах (магнитах, установленных на статоре двигателя или генератора с постоянными магнитами) магнитное поле изменяется с электрической частотой. Это вызывает вихревые токи в материале магнита, вызывающие выделение тепла. Для 4-полюсного двигателя, работающего со скоростью 6000 об/мин, электрическая частота составляет 200 Гц. Потери вихревых токов в твердых магнитах SmCo могут повысить температуру магнита на 30-60 градусов выше температуры окружающей среды, в зависимости от толщины магнита и проводимости.
To mitigate eddy current heating, we segment SmCo magnets into thin slices (1-2mm thickness) insulated with epoxy coating between segments. This reduces eddy current loss by 80-90%. For high-frequency applications (>500 Гц) используется спеченный SmCo с удельным сопротивлением 80-100 мкОм·см (по сравнению с 50-60 мкОм·см для NdFeB).
Почему SmCo незаменим в экстремально-тепловых двигателях
Магниты NdFeB при температуре выше 220 градусов (даже марок EH или AH) подвергаются быстрому необратимому размагничиванию из-за диффузии границ зерен тяжелых редкоземельных элементов. SmCo с температурой Кюри 750-800 градусов не проявляет фазовых превращений ниже 400 градусов. Приложения, требующие SmCo, включают:
Аэрокосмические приводы: непрерывная работа при 250 градусах, выживание при 350 градусах в течение 30 минут.
Забойные буровые двигатели (нефть и газ): температура окружающей среды 200 градусов + само-нагрев до 280 градусов.
Industrial induction heating rollers: magnet temperatures >250 градусов.
Высокоскоростные-шпиндельные двигатели (20 000–60 000 об/мин): нагрев ветра + вихревые токи.
В таких условиях использование NdFeB потребует дорогостоящего жидкостного охлаждения или приведет к катастрофическому отказу в течение нескольких часов.
Определение обратимых температурных коэффициентов и необратимых потерь
Обратимая потеря: изменение Br в зависимости от температуры, которое возвращается при охлаждении. SmCo (температурный коэффициент Br) составляет от -0,03 до -0,04%/градус, что означает, что повышение на 200 градусов снижает Br на 6-8%. Эта потеря восстанавливается при комнатной температуре.
Необратимые потери: постоянные потери из-за металлургических изменений или частичного размагничивания. Для SmCo ниже 350 градусов необратимые потери незначительны (<0.5% per 1000 hours). For NdFeB at 200°C (grade N40UH), irreversible loss can exceed 10% per 1000 hours.
Selecting the correct SmCo grade: SmCo 2:17 (e.g., Sm2Co17, grades 26-32 MGOe) has higher Br and better thermal stability than SmCo 1:5 (18-22 MGOe). For continuous 300°C, use Sm2Co17 with Hcj > 25 kOe at 20°C, derated to >12 кЭ при 300 градусах.
Согласование теплового расчета двигателя с правильным классом магнита
Тепловой расчет двигателя должен учитывать:
Максимальная постоянная температура магнита (окружающая среда + повышение температуры).
Пиковая кратковременная-температура (перегрузка или остановка).
Метод охлаждения (воздушное, водяная рубашка, масляное распыление или пассивное).
Мы предоставляем матрицу выбора классов:
| Максимальная температура магнита (градусы) | Рекомендуемая марка SmCo | Hcj мин @ темп (кЭ) | Типичный тип двигателя |
|---|---|---|---|
| 150-200 | СмКо 1:5 (18 класс) | 5-8 | Общепромышленный, чувствительный к затратам- |
| 200-280 | Sm2Co17 (24 класс) | 8-12 | Сервопривод с высоким-крутящим моментом, тяга |
| 280-350 | Sm2Co17 (марка 28 с В) | 12-18 | Аэрокосмическая промышленность, скважина, экстремальные условия |
| >350 | АлНиКо (в ролях) | Н/Д (нет риска размагничивания) | Специализированный (без SmCo при непрерывной температуре выше 350 градусов) |
Для производителей промышленных двигателей, которым требуются магниты статора SmCo или полные сборки ротора с дугами SmCo, посетите наши страницы «Магниты статора» и «Магниты самария и кобальта» на нашем веб-сайте. Мы поставляем полностью сегментированные магниты для снижения потерь на вихревые токи.
Чтобы запросить тепловое моделирование и рекомендации по марке вашего двигателя, включая ожидаемую температуру окружающей среды, рабочий цикл и метод охлаждения, свяжитесь с нашей командой разработчиков двигателей.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Можно ли обрабатывать магниты SmCo с жесткими допусками, например ±0,03 мм?
О: Да, но SmCo тверже и хрупкее, чем NdFeB. Мы используем алмазные шлифовальные круги. Ожидайте, что стоимость обработки на 10-15% выше, чем у NdFeB. Допуски ±0,05 мм являются стандартными; ±0,02 мм доступно по премиальной цене.
Вопрос: Требуют ли магниты SmCo покрытия для защиты от коррозии?
Ответ: SmCo обладает превосходной коррозионной стойкостью в сухой или умеренно влажной среде. При солевом тумане или химическом воздействии мы рекомендуем нанести тонкое покрытие Ni-Cu-Ni (10–15 мкм) или парилен. Большинство промышленных двигателей с герметичными корпусами не требуют покрытия.
Вопрос: Каков срок поставки нестандартных дуговых сегментов SmCo (наружный диаметр 80 мм, внутренний диаметр 70 мм, длина 50 мм)?
A: 15-20 working days for prototype quantities (10-50 pcs). 25-30 working days for production (>500 шт). Стоимость оснастки: 800–1200 долларов за сегментную матрицу.
