Herkempi mittausjärjestelmä magneettisten materiaalien häviöille

Pehmeät magneettiset materiaalit voidaan helposti magnetoida ja demagnetoida, mikä tekee niistä keskeisen komponentin sähköteholaitteissa, kuten generaattoreissa, muuntajissa ja vahvistimissa.

Tehoelektroniikan siirtyessä kohti korkeataajuista toimintaa, pienihäviöisten pehmeiden magneettisten materiaalien kysyntä kasvaa. Näiden materiaalien hyötysuhdetta rajoittaa olennaisesti rautahäviö, jossa energiaa menetetään lämpönä, kun vaihteleva magneettikenttä kulkee niiden läpi, kuten on tyypillistä muuntajissa ja generaattoreissa.

Rautahäviö koostuu pääasiassa hystereesihäviöstä, klassisesta pyörrevirtahäviöstä ja ylimääräisestä pyörrevirtahäviöstä. Näistä liiallisesta pyörrevirtahäviöstä tulee yhä hallitsevampi korkeilla taajuuksilla, mutta sen mekanismeja ei täysin ymmärretä.

Ylimääräinen pyörrevirtahäviö syntyy paikallisista pyörrevirroista, jotka aiheutuvat magneettisten alueseinämien (DW) epäsäännöllisestä liikkeestä vaihtelevan magneettikentän vaikutuksesta.

Magneettinen Barkhausen-kohina (MBN) toimii keskeisenä mittarina pyörrevirtahäviöiden dynamiikalle. Nykyisillä MBN-mittausjärjestelmillä ei kuitenkaan ole laajaa taajuusaluetta ja herkkyyttä, joita tarvitaan yksittäisten MBN-tapahtumien tallentamiseen, mikä vaikeuttaa pyörrevirtahäviöiden välisen suhteen ymmärtämistä.

Tämän aukon täyttämiseksi apulaisprofessori Takahiro Yamazakin johtama tutkimusryhmä Tokion tiedeyliopistolta kehitti laajakaistaisen ja herkän MBN-mittausjärjestelmän.

Tässä tutkimuksessa esitelty laajakaistainen, herkkä MBN-mittausjärjestelmä on selventänyt pehmeiden magneettisten materiaalien liiallisten pyörrevirtahäviöiden fysikaalista alkuperää alkuperää ja tarjoaa ratkaisevia näkemyksiä tulevaisuuden materiaalisuunnitteluun.

”Menetelmällämme on potentiaalia laajaan soveltamiseen seuraavan sukupolven pienihäviöisten pehmeiden magneettimateriaalien suunnittelussa, erityisesti korkeataajuusmuuntajissa ja sähköajoneuvojen moottoreissa, mikä avaa tien pienemmille, kevyemmille ja tehokkaammille laitteille”, toteaa tohtori Yamazaki. Tästä tutkimuksesta saatu tietämys voi auttaa suunnittelemaan laitteita, joilla on paremat ajo-ominaisuudet ja vähäisempi virrankulutus.

Aiheesta aiemmin:

Sähköinen ajomoottori ilman magneetteja

Kevyempiä muuntajia