[科普中国]-涡流损耗

简介

在电磁装置中磁场感应涡流，在铁心中也会感应涡流。

在变压器和电机中，为减少铁耗，铁心由硅钢片叠压而成；

而在电磁阀中，由于结构及尺寸特点，一般则采用整体的磁心和磁轭，因此还存在集肤效应问题2。

由电磁轴承支承的转子在高速旋转时，除由于空气摩擦产生的损耗外，转子内还将产生相当大的铁损耗（涡流损耗和磁滞损耗），而且一般涡流损耗要远大于磁滞损耗。通常采用叠片、烧结或缠绕结构的转子来减小涡流损耗3。

永磁同步电机中的涡流损耗在表贴式永磁同步电机中，由于转子与定子磁场同步旋转，常忽略转子中的涡流损耗。实际上，定子齿槽效应、绕组磁动势的非正弦分布和绕组中的谐波电流所产生的谐波磁势也会在转子永磁体、转子轭和绑扎永磁体的金属护套中引起涡流损耗。

在通常情况下，与定子的铜损和铁损相比，永磁同步电机中的转子涡流损耗很小。但是由于转子散热条件不好，这些涡流损耗可能会引起很高的温升，引起永磁体局部退磁，特别是烧结NdFeB具有较大电导率和较低的居里温度。在一些高速或高频永磁同步电机中尤为严重。

与电机的基本损耗相比，永磁同步电机中的转子涡流损耗很小。因此在基本损耗计算中很小的计算误差就会带来转子涡流损耗很大的误差。但在转子堵转时进行测试，可以消除电机基本损耗对转子涡流损耗的影响4。

相关因数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。

涡流损耗的计算需根据导体中的电磁场的方程式，结合具体问题的上述诸因素进行1。

利用与抑制置于随时间变化的磁场中的导体内，也会产生涡流，如变压器的铁心，其中有随时间变化的磁通，它在副边产生感应电动势，同时也在铁心中产生感应电动势，从而产生涡流。这些涡流使铁心发热，消耗电能，这是不希望有的。但在感应加热装置中，利用涡流可对金属工件进行热处理。

大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中，都要产生感应电动势,形成涡流,引起较大的涡流损耗。为减少涡流损耗，常将铁心用许多铁磁导体薄片（例如硅钢片）叠成，这些薄片表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁通穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，再由于这种薄片材料的电阻率大，这样就可以显著地减小涡流损耗。所以，交流电机、电抗器中广泛采用叠片铁心1。