شرح تقني
كيف تقلل المواد المغناطيسية اللينة فاقد الطاقة في المحركات؟
توجّه المواد المغناطيسية اللينة المجال المتغير داخل المحركات والمحولات، وتحد من الطاقة التي تضيع كحرارة. لا تعني كلمة لينة أنها طرية، بل إنها تتمغنط وتفقد مغنطتها بسهولة. ويوازن التصميم الجيد بين الفيض والمقاومة والقوة وكلفة التصنيع.
لا يتحول التيار الكهربائي إلى حركة داخل المحرك من دون مجال مغناطيسي يتغير بسرعة. تحمل مادة القلب هذا المجال مرارا، ولذلك يجب أن تحد من الحرارة المهدرة وتبقى قوية أثناء الدوران والاهتزاز.
ما الفرق بين المادة المغناطيسية اللينة والمغناطيس الدائم؟
يحتفظ المغناطيس الدائم بحالته بعد إزالة المجال الخارجي. أما المادة اللينة فتستجيب للمجال ثم تفقد معظم مغنطتها أو تعكسها بسهولة عندما يتغير اتجاه التيار.
لا تصف كلمة لينة صلابة القطعة عند لمسها. قد يكون فولاذ المحرك قويا ميكانيكيا، لكنه يسمى لينا لأن القسرية المغناطيسية منخفضة.
كيف تتحول بعض طاقة المحرك إلى حرارة؟
يعيد المجال المتغير ترتيب المناطق المغناطيسية داخل المعدن، وتستهلك هذه العملية جزءا من الطاقة. كما يولد المجال تيارات دائرية صغيرة داخل الموصل تسمى التيارات الدوامية، فتسخن المادة.
يخفض المصمم الفاقد الأول باختيار مادة يسهل عكس مغنطتها. ويقلل الفاقد الثاني بزيادة المقاومة الكهربائية أو تقسيم المسار الذي يمكن أن يدور فيه التيار.
لماذا تُبنى قلوب كثيرة من صفائح رقيقة؟
تقسم صفائح الفولاذ المعزولة القلب إلى طبقات، فتمنع التيار الدوامي من تكوين حلقات كبيرة. هذه الطريقة موثوقة ورخيصة نسبيا، لكنها تناسب مسارات فيض تقع غالبا داخل مستوى الصفائح.
توفر المركبات المغناطيسية اللينة خيارا آخر. تتكون من حبيبات حديدية مغلفة بعازل، ويمكن ضغطها في أشكال ثلاثية الأبعاد، لكن المسام والغلاف قد يخفضان القوة أو القدرة على حمل الفيض.
ما هي الأرقام التي يراجعها مهندس المحرك؟
تكشف مغنطة التشبع مقدار الفيض الذي تحمله المادة، بينما توضح القسرية سهولة إزالة المغنطة. ولا تكتمل الصورة من دون قياس الفاقد عند ترددات ودرجات حرارة قريبة من التشغيل الحقيقي.
يراجع المهندس أيضا مقاومة الشد والاستطالة والثبات الحراري والمقاومة الكهربائية. قد تكون عينة ممتازة مغناطيسيا، لكنها غير مناسبة إذا تشققت عند التصنيع أو احتاجت عملية باهظة.
كيف يختار المصنع المادة المناسبة؟
لا تعمل جميع المحركات بالسرعة والحرارة نفسيهما. قد يناسب الفولاذ المصفح محركا واسع الإنتاج، بينما تفيد المركبات في تصميم يحتاج مسارا مغناطيسيا ثلاثي الأبعاد، وقد تناسب الفريتات ترددا مرتفعا رغم قدرتها الأقل على حمل الفيض.
لا يحسم جدول خصائص واحد القرار. يجب اختبار المادة داخل هندسة المحرك مع نظام التبريد وسرعة الإنتاج والكلفة، لأن التحسن في القلب قد يختفي إذا أضاف وزنا أو تعقيدا في جزء آخر.
ظهر أول مرة في
أداة دوارة تحوّل مسحوق الحديد إلى مادة قوية للمحركات
