永磁材料的涡流损耗

钐钴和钕铁硼都是金属材料，由于金属材料良好的导电性，电阻率都是很低的，这对于电机一类的旋转机械来说并不是好事，因为它会带来旋转机械的涡流损耗，造成包括磁体在内的旋转机械发热。因此，在旋转机械中所出现的磁体涡流损耗，对磁体和电机设计者来说是必须要考虑的。今天我们就带大家了解一下什么是磁体的涡流损耗和如何避免涡流。

要了解和降低涡流损耗，首先我们应该知道涡流损耗是如何产生的。这里需要引出一个概念—趋肤效应。

趋肤效应（集肤效应）

当交变电流通过导线时，电流密度在导线横截面上的分布是不均的，随着电流变化频率的升高，电流将越来越集中于导电表面，导线内部电流越来越小，这一现象称为趋肤效应。频率越高，趋肤效应越强。

引起趋肤效应的原因就是涡流。从电磁感应定律可知，交变电场周围会产生交变磁场，当交流电流通过导体时，会在导体内部及导体周围产生交变磁场，使导体内部产生呈涡旋状的感应电流，涡电流简称涡流。

离导体中心越近，交变磁场在导体内所产生的感生电动势就越高，涡流越强，对原电流的阻碍作用就越强，导致趋近导体中心的电流密度小，而趋进表面的电流密度较大。

由于感应电动势随着频率的提高而增加，趋肤效应亦随着频率提高而更为显著。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，大大降低了导体材料的有效利用率。

涡流损耗

由于钐钴和钕铁硼永磁的电阻比较很小，因此在交变电场中的涡流一般都比较大。由于电流的热效应，涡流会使磁体发热，温度过高时就会发生热退磁。

涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。旋转机械的转速（相当于频率）和磁导率越高，电阻率越低，则趋肤深度越小，引起的损耗越大。在电动汽车、电梯等领域，为了进行速度控制，永磁电机通常由逆变器功率源来控制，由于存在载波频率的高次谐波，也会使磁体中涡流损耗变大并造成热退磁。

通过提高电阻率降烧结钕铁硼的涡流损耗

从电机设计角度出发，为了降低永磁体在旋转机械中的涡流损耗，人们提出了若干技术方法，例如环绕磁体的屏蔽柱、分割磁体和侧面隔离磁体的方法等。

从磁体的角度出发，降低电机涡流损耗的最有效方法之一，就是采用粘结磁体，因为粘结剂的存在及足够高的体积分数，使粘结磁体的点的电阻率是烧结磁体的102~104倍，但电机的功率和最高使用温度受到了很大的限制，因此最直接的方法是提高烧结磁体自身的电阻率。

提高烧结磁体的电阻率有多种方法，如添加高电阻率的粉体（Al2O3等）、涂覆SiO2涂层等，不过这些方法都会在一定程度上影响烧结磁体的磁性能，因此在磁体研发过程中需要在电阻率和和磁性能之间做一个平衡。