サマリウムコバルト（SmCo）そしてネオジム鉄ホウ素（NdFeB）磁石は優れた導電性を持つため、電気抵抗率が低い金属材料です。しかし、この特性は電気モーターなどの回転機械にとっては不利であり、渦電流損失が発生し、磁石を含む機械の発熱につながります。そのため、磁石の渦電流損失は、磁石とモーターの設計者の両方にとって重要な考慮事項です。
渦電流損失を理解し、低減するには、まずその原因を理解する必要があります。交流電流が導体を通過すると、「表皮効果」と呼ばれる現象が発生し、導体の断面全体にわたって電流密度が不均一に分布します。電流の周波数が高くなると、電流は導体の表面に集中し、内部電流が減少します。この現象は表皮効果と呼ばれます。
渦電流は表皮効果を引き起こします。電磁誘導の法則によれば、交流電場は交流磁場を発生させます。交流電流が導体を通過すると、導体内および周囲に渦状の電流、いわゆる渦電流が誘導されます。
導体の中心に近づくほど、誘導起電力と渦電流が強くなり、元の電流をより効果的に阻害し、表面と比較して中心の電流密度が低くなります。
誘導起電力は周波数とともに増加するため、表皮効果は高周波数でより顕著になります。非常に高い周波数では、電流は実質的に導体表面の薄い層のみを流れるため、断面積が実質的に減少し、材料の有効利用度が低下します。
電気抵抗が低いため、スズコバルトそしてNdFeB磁石交流磁場における渦電流は一般的に大きな影響を及ぼします。これらの電流はジュール熱によって磁石を加熱し、温度が過度に高くなると熱減磁につながる可能性があります。
渦電流損失の大きさは、磁場変化の方法、磁石の運動、磁石の形状、透磁率、抵抗率に依存します。回転機械では、回転速度（周波数に相当）が高く、透磁率が高いほど、抵抗率が低いため、表皮深さが浅くなり、損失が大きくなります。電気自動車やエレベーターなど、速度制御が重要な分野では、インバータ電源で制御される永久磁石モータは、高周波高調波によって渦電流損失が増加し、熱減磁を引き起こします。
焼結NdFeB磁石の渦電流損失を低減するために、磁石の周囲にシールド柱を配置する、磁石をセグメント化する、横方向に分離するなど、モータ設計の観点からいくつかの技術的な方法が提案されています。
磁石の観点から見ると、モータの渦電流損失を低減する最も効果的な方法の一つは、ボンド磁石を使用することです。バインダーの存在とその大きな体積分率は、ボンド磁石の抵抗率を10倍に増加させます。210まで4焼結磁石に比べて倍の抵抗率が得られます。しかし、これによりモーターの出力と最高動作温度が制限されます。したがって、最も直接的なアプローチは、焼結磁石自体の抵抗率を高めることです。
焼結磁石の抵抗率を上げるには、高抵抗の粉末（Alなど）を添加するなど、さまざまな方法があります。2O3）またはSiO2コーティングは焼結磁石の磁気特性にある程度影響を与える可能性があります。そのため、磁石の開発プロセスにおいては、抵抗率と磁気特性のバランスをとる必要があります。
投稿日時: 2023年11月10日