Zrozumienie wzrostu temperatury roboczej na skutek strat wiroprądowych
W magnesach stojana (magnesach zamontowanych na stojanie silnika PM lub generatora) pole magnetyczne zmienia się z częstotliwością elektryczną. Indukuje to prądy wirowe w materiale magnesu, generując ciepło. W przypadku silnika 4-biegunowego pracującego z prędkością 6000 obr/min częstotliwość elektryczna wynosi 200 Hz. Straty prądów wirowych w stałych magnesach SmCo mogą podnieść temperaturę magnesu o 30–60 stopni powyżej temperatury otoczenia, w zależności od grubości magnesu i przewodności.
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 Hz), stosuje się spiekany SmCo o oporności elektrycznej 80-100 μΩ·cm (w porównaniu do 50-60 μΩ·cm dla NdFeB).
Dlaczego firma SmCo jest niezastąpiona w silnikach-ekstremalnie cieplnych
Magnesy NdFeB o temperaturze powyżej 220 stopni (nawet w przypadku gatunków EH lub AH) ulegają szybkiej nieodwracalnej demagnetyzacji z powodu dyfuzji granic ciężkich ziaren pierwiastków ziem rzadkich. SmCo o temperaturze Curie 750-800 stopni nie wykazuje przemiany fazowej poniżej 400 stopni. Aplikacje wymagające SmCo obejmują:
Siłowniki lotnicze: ciągła praca w temperaturze 250 stopni, przetrwanie w temperaturze 350 stopni przez 30 minut.
Silniki do wierceń wiertniczych (ropa i gaz): temperatura otoczenia 200 stopni + samonagrzewanie-do 280 stopni.
Industrial induction heating rollers: magnet temperatures >250 stopni.
Wysoko-silniki wrzecionowe (20 000–60 000 obr./min): ogrzewanie wiatrowe + prądy wirowe.
W takich środowiskach użycie NdFeB wymagałoby kosztownego chłodzenia cieczą lub spowodowałoby katastrofalną awarię w ciągu kilku godzin.
Definiowanie odwracalnych współczynników temperaturowych i strat nieodwracalnych
Strata odwracalna: zmiana Br wraz z temperaturą, która powraca po ochłodzeniu. SmCo (współczynnik temperaturowy Br) wynosi od -0,03 do -0,04%/stopień, co oznacza, że wzrost o 200 stopni zmniejsza Br o 6-8%. Strata ta jest odzyskiwana w temperaturze pokojowej.
Strata nieodwracalna: trwała strata spowodowana zmianami metalurgicznymi lub częściowym rozmagnesowaniem. W przypadku SmCo poniżej 350 stopni nieodwracalna strata jest znikoma (<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 kOe przy 300 stopniach.
Dopasowanie projektu termicznego silnika do odpowiedniego stopnia magnesu
Projekt cieplny silnika musi uwzględniać:
Maksymalna ciągła temperatura magnesu (otoczenie + wzrost temperatury).
Szczytowa temperatura-(przeciążenie lub przeciągnięcie).
Metoda chłodzenia (powietrze, płaszcz wodny, natrysk olejowy lub pasywne).
Udostępniamy macierz wyboru ocen:
| Maksymalna temperatura magnesu (stopnie) | Zalecana klasa SmCo | Hcj min @ temp (kOe) | Typowy typ silnika |
|---|---|---|---|
| 150-200 | SmCo 1:5 (klasa 18) | 5-8 | Przemysł ogólnoprzemysłowy,-wrażliwy na koszty |
| 200-280 | Sm2Co17 (klasa 24) | 8-12 | Serwomotor o wysokim-momencie obrotowym i przyczepności |
| 280-350 | Sm2Co17 (klasa 28 z V) | 12-18 | Lotnictwo, odwiert, ekstremalne obowiązki |
| >350 | AlNiCo (odlew) | Nie dotyczy (brak ryzyka uszkodzenia) | Specjalistyczne (bez SmCo powyżej 350 stopni w sposób ciągły) |
Producenci silników przemysłowych wymagających magnesów stojana SmCo lub kompletnych zespołów wirnika z łukami SmCo mogą odwiedzić nasze strony z magnesami stojana i magnesami samarowo-kobaltowymi w naszej witrynie internetowej. Dostarczamy magnesy w pełni segmentowane, aby zmniejszyć straty prądu wirowego.
Aby poprosić o symulację termiczną i zalecenie dotyczące gatunku silnika – w tym oczekiwaną temperaturę otoczenia, cykl pracy i metodę chłodzenia – skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów ds. silników.
Często zadawane pytania
P: Czy magnesy SmCo można obrabiać z wąskimi tolerancjami, takimi jak ± 0,03 mm?
Odp.: Tak, ale SmCo jest twardszy i bardziej kruchy niż NdFeB. Stosujemy ściernice diamentowe. Oczekuj 10-15% wyższych kosztów obróbki niż NdFeB. Tolerancje ±0,05 mm są standardowe; ±0,02 mm dostępne w cenie premium.
P: Czy magnesy SmCo wymagają powłoki zabezpieczającej przed korozją?
Odp.: SmCo ma doskonałą odporność na korozję w suchym lub lekko wilgotnym środowisku. W przypadku mgły solnej lub ekspozycji chemicznej zalecamy cienką powłokę Ni-Cu-Ni (10–15 μm) lub parylenu. Większość silników przemysłowych z uszczelnionymi obudowami nie wymaga powlekania.
P: Jaki jest czas realizacji niestandardowych segmentów łukowych SmCo (OD 80 mm, ID 70 mm, długość 50 mm)?
A: 15-20 working days for prototype quantities (10-50 pcs). 25-30 working days for production (>500 szt.). Koszt oprzyrządowania: 800-1200 USD za matrycę segmentową.
