Utjecaj naprezanja željeznog jezgra na performanse motora s trajnim magnetom

Utjecaj naprezanja gvozdenog jezgra na performanseMotori sa trajnim magnetom

Brzi razvoj privrede dodatno je promovisao trend profesionalizacije industrije motora sa trajnim magnetima, postavljajući veće zahteve za performanse motora, tehničke standarde i stabilnost rada proizvoda. Da bi se motori sa trajnim magnetima razvili u širem polju primjene, potrebno je ojačati relevantne performanse sa svih aspekata, kako bi ukupni pokazatelji kvalitete i performansi motora mogli dostići viši nivo.

Za motore s trajnim magnetima, željezno jezgro je vrlo važna komponenta unutar motora. Za odabir materijala željeznog jezgra potrebno je u potpunosti razmotriti da li magnetna provodljivost može zadovoljiti radne potrebe motora s permanentnim magnetom. Općenito, električni čelik je odabran kao materijal jezgre za motore s trajnim magnetima, a glavni razlog je taj što električni čelik ima dobru magnetnu provodljivost.

Odabir materijala jezgra motora ima vrlo važan utjecaj na ukupne performanse i kontrolu troškova motora s trajnim magnetima. Tokom proizvodnje, montaže i formalnog rada motora sa trajnim magnetima, na jezgri će se formirati određena naprezanja. Međutim, postojanje naprezanja će direktno uticati na magnetnu provodljivost električnog čeličnog lima, uzrokujući smanjenje magnetne provodljivosti u različitim stepenima, tako da će performanse motora sa trajnim magnetom opasti i povećati gubitak motora.

U projektovanju i proizvodnji motora s trajnim magnetima, zahtjevi za odabirom i korištenjem materijala su sve veći i veći, čak i blizu graničnog standarda i nivoa performansi materijala. Kao materijal jezgre motora sa trajnim magnetima, električni čelik mora ispuniti vrlo visoke zahtjeve za preciznošću u relevantnim tehnologijama primjene i precizno izračunavanje gubitka željeza kako bi se zadovoljile stvarne potrebe.

Tradicionalna metoda projektovanja motora koja se koristi za izračunavanje elektromagnetnih karakteristika električnog čelika je očigledno netačna, jer su ove konvencionalne metode uglavnom za konvencionalne uslove, a rezultati proračuna će imati velika odstupanja. Stoga je potrebna nova metoda proračuna za precizno izračunavanje magnetne provodljivosti i gubitka gvožđa električnog čelika u uslovima polja naprezanja, kako bi nivo primene materijala sa gvozdenim jezgrom bio veći, a pokazatelji performansi kao što je efikasnost motora sa trajnim magnetima dostigli viši nivo.

Zheng Yong i drugi istraživači fokusirali su se na utjecaj naprezanja jezgra na performanse motora s trajnim magnetima i kombiniranu eksperimentalnu analizu kako bi istražili relevantne mehanizme magnetskih svojstava naprezanja i učinak gubitka željeza u materijalima jezgre motora s trajnim magnetom. Na naprezanje gvozdenog jezgra motora sa permanentnim magnetom u radnim uslovima utiču različiti izvori naprezanja, a svaki izvor naprezanja pokazuje mnoga potpuno različita svojstva.

Iz perspektive oblika naprezanja jezgre statora kod motora sa trajnim magnetima, izvori njegovog formiranja su probijanje, zakivanje, laminacija, interferentni sklop kućišta, itd. najznačajnije područje uticaja. Za rotor motora s permanentnim magnetom, glavni izvori naprezanja koje on podnosi uključuju toplinsko naprezanje, centrifugalnu silu, elektromagnetnu silu, itd. U poređenju sa običnim motorima, normalna brzina motora s permanentnim magnetom je relativno visoka, a struktura magnetne izolacije je takođe instaliran na jezgru rotora.

Stoga je centrifugalni stres glavni izvor stresa. Naprezanje jezgre statora koje stvara interferentni sklop kućišta motora s permanentnim magnetom uglavnom postoji u obliku tlačnog naprezanja, a njegova radna tačka koncentrirana je u jarmu jezgre statora motora, sa smjerom naprezanja koji se manifestira kao obodna tangencijalna. Svojstvo naprezanja formirano centrifugalnom silom rotora motora s permanentnim magnetom je vlačno naprezanje, koje gotovo u potpunosti djeluje na željezno jezgro rotora. Maksimalni centrifugalni napon deluje na preseku magnetnog izolacionog mosta rotora motora sa permanentnim magnetom i rebra za ojačanje, što olakšava degradaciju performansi u ovoj oblasti.

Utjecaj naprezanja željeznog jezgra na magnetsko polje motora s trajnim magnetom

Analizirajući promjene magnetne gustoće ključnih dijelova motora s trajnim magnetima, utvrđeno je da pod utjecajem zasićenja nije došlo do značajnije promjene magnetne gustoće na rebrima armature i magnetskim izolacijskim mostovima rotora motora. Magnetska gustina statora i glavnog magnetnog kola motora značajno varira. Ovo takođe može dodatno objasniti efekat naprezanja jezgra na raspodelu magnetne gustine i magnetnu provodljivost motora tokom rada motora sa permanentnim magnetom.

Utjecaj stresa na gubitak jezgre

Zbog naprezanja, tlačno naprezanje na jarmu statora motora s permanentnim magnetom bit će relativno koncentrirano, što će rezultirati značajnim gubicima i degradacijom performansi. Postoji značajan problem gubitka željeza na jarmu statora motora s permanentnim magnetom, posebno na spoju zubaca statora i jarma, gdje se gubitak željeza najviše povećava zbog naprezanja. Istraživanja su proračunom utvrdila da je gubitak željeza kod motora s trajnim magnetima povećan za 40% -50% zbog utjecaja vlačnog naprezanja, što je još uvijek prilično zapanjujuće, što dovodi do značajnog povećanja ukupnog gubitka motora s trajnim magnetima. Analizom se također može utvrditi da je gubitak željeza motora glavni oblik gubitka uzrokovan utjecajem tlačnog naprezanja na formiranje željeznog jezgra statora. Za rotor motora, kada je gvozdeno jezgro pod centrifugalnim vlačnim naprezanjem tokom rada, ne samo da neće povećati gubitak gvožđa, već će imati i određeni efekat poboljšanja.

Utjecaj naprezanja na induktivnost i obrtni moment

Performanse magnetne indukcije gvozdenog jezgra motora pogoršavaju se pod uslovima naprezanja gvozdenog jezgra, a njegova induktivnost osovine će se smanjiti do određene mere. Konkretno, analizirajući magnetni krug motora s permanentnim magnetom, magnetni krug osovine uglavnom uključuje tri dijela: zračni raspor, permanentni magnet i željezno jezgro rotora statora. Među njima, permanentni magnet je najvažniji dio. Iz tog razloga, kada se performanse magnetne indukcije željeznog jezgra motora s permanentnim magnetom mijenjaju, to ne može uzrokovati značajne promjene induktivnosti osovine.

Dio magnetnog kruga osovine koji se sastoji od zračnog raspora i jezgra rotora statora motora s permanentnim magnetom mnogo je manji od magnetskog otpora trajnog magneta. Uzimajući u obzir utjecaj naprezanja jezgre, performanse magnetne indukcije se pogoršavaju, a induktivnost osovine značajno opada. Analizirati utjecaj magnetskih svojstava naprezanja na željezno jezgro motora s permanentnim magnetom. Kako se performanse magnetne indukcije jezgre motora smanjuju, magnetna veza motora se smanjuje, a elektromagnetski moment motora s permanentnim magnetom također se smanjuje.