为什么电动机内部的磁体会发热?简短的回答是:涡流。烧结磁体由金属制成,而金属导电。当导体周围的磁场不断变化——这在旋转电机内部持续发生——会推动电流在材料内部旋转流动。这些旋转的电流就是涡流,它们的电阻将其转化为热量。

想象水中的涡流

“涡”意为旋转——与河流中的小漩涡是同一个词。电流像漩涡一样在磁体内部循环,而金属的电阻阻碍流动,像加热元件一样产生热量。磁场变化越快,电流越强:由现代逆变器驱动的电机,每秒切换数千次,其磁体发热远高于老式工频电机。

为什么这很重要

热量是钕磁体的天敌。磁体随着温度升高而失去强度,如果磁体温度过高,它会永久退磁——电机悄悄失去动力,再也无法恢复。因此,涡流加热不仅仅是能量浪费,更是一个可靠性问题。参见温度与退磁

设计者如何应对

  • 分割磁体。将一块大磁体切割成多个绝缘段——牵引电机磁体通常分成3至5片——切断电流回路,使涡流无法形成。
  • 阻挡或引导电流,通过在磁体周围设置绝缘层或导电屏蔽层。
  • 使用导电性较差的材料。粘结磁体——磁性粉末与塑料混合——其电阻比金属磁体高一百到一万倍,但磁性能有所牺牲。

相同的物理原理,适用于所有金属

钐钴磁体也是金属,因此尽管其耐温等级优异,同样会遭受涡流加热。物理规律无法回避——只能通过设计来规避。

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