Efectul solicitării miezului de fier asupra performanței motoarelor cu magneți permanenți

Efectul stresului miezului de fier asupra performanțeiMotoare cu magneți permanenți

Dezvoltarea rapidă a economiei a promovat și mai mult tendința de profesionalizare a industriei motoarelor cu magneți permanenți, impunând cerințe mai ridicate pentru performanța motoarelor, standardele tehnice și stabilitatea în funcționare a produsului. Pentru ca motoarele cu magneți permanenți să se dezvolte într-un domeniu de aplicare mai larg, este necesară consolidarea performanței relevante din toate aspectele, astfel încât indicatorii generali de calitate și performanță ai motorului să poată atinge un nivel superior.

Pentru motoarele cu magneți permanenți, miezul de fier este o componentă foarte importantă a motorului. Pentru alegerea materialelor pentru miezul de fier, este necesar să se ia în considerare pe deplin dacă conductivitatea magnetică poate satisface nevoile de funcționare ale motorului cu magneți permanenți. În general, oțelul electric este selectat ca material de miez pentru motoarele cu magneți permanenți, iar motivul principal este că oțelul electric are o conductivitate magnetică bună.

Alegerea materialelor pentru miezul motorului are un impact foarte important asupra performanței generale și a controlului costurilor motoarelor cu magneți permanenți. În timpul fabricației, asamblării și funcționării formale a motoarelor cu magneți permanenți, se vor forma anumite solicitări pe miez. Cu toate acestea, prezența solicitărilor va afecta direct conductivitatea magnetică a tablei de oțel electric, determinând scăderea conductivității magnetice în grade diferite, astfel încât performanța motorului cu magneți permanenți va scădea și va crește pierderile motorului.

În proiectarea și fabricarea motoarelor cu magneți permanenți, cerințele privind selecția și utilizarea materialelor devin din ce în ce mai mari, chiar aproape de standardul limită și de nivelul de performanță al materialului. Fiind materialul de bază al motoarelor cu magneți permanenți, oțelul electric trebuie să îndeplinească cerințe de precizie foarte ridicate în tehnologiile de aplicare relevante și să calculeze cu exactitate pierderile de fier pentru a satisface nevoile reale.

Metoda tradițională de proiectare a motoarelor utilizată pentru calcularea caracteristicilor electromagnetice ale oțelului electric este evident inexactă, deoarece aceste metode convenționale sunt utilizate în principal în condiții convenționale, iar rezultatele calculului vor avea abateri mari. Prin urmare, este necesară o nouă metodă de calcul pentru a calcula cu precizie conductivitatea magnetică și pierderea de fier a oțelului electric în condiții de câmp de solicitare, astfel încât nivelul de aplicare al materialelor cu miez de fier să fie mai ridicat, iar indicatorii de performanță, cum ar fi eficiența motoarelor cu magneți permanenți, să atingă un nivel superior.

Zheng Yong și alți cercetători s-au concentrat asupra impactului solicitării miezului asupra performanței motoarelor cu magneți permanenți și au combinat analize experimentale pentru a explora mecanismele relevante ale proprietăților magnetice de stres și ale performanței de pierdere a fierului sub tensiune a materialelor miezului motoarelor cu magneți permanenți. Solicitările asupra miezului de fier al unui motor cu magneți permanenți în condiții de funcționare sunt influențate de diverse surse de stres, iar fiecare sursă de stres prezintă multe proprietăți complet diferite.

Din perspectiva formei de solicitare a miezului statorului motoarelor cu magneți permanenți, sursele formării acestuia includ perforarea, nituirea, laminarea, asamblarea interferențială a carcasei etc. Efectul de solicitare cauzat de asamblarea interferențială a carcasei are cea mai mare și mai semnificativă zonă de impact. Pentru rotorul unui motor cu magneți permanenți, principalele surse de solicitare pe care le suportă includ solicitarea termică, forța centrifugă, forța electromagnetică etc. Comparativ cu motoarele obișnuite, viteza normală a unui motor cu magneți permanenți este relativ mare, iar la miezul rotorului este instalată și o structură de izolare magnetică.

Prin urmare, tensiunea centrifugă este principala sursă de tensiune. Tensiunea din miezul statorului generată de ansamblul de interferență al carcasei motorului cu magnet permanent se manifestă în principal sub formă de tensiune de compresiune, iar punctul său de acțiune este concentrat în jugul miezului statorului motorului, direcția tensiunii manifestându-se ca tangențială circumferențială. Proprietatea de tensiune formată de forța centrifugă a rotorului motorului cu magnet permanent este tensiunea de tracțiune, care acționează aproape complet asupra miezului de fier al rotorului. Tensiunea centrifugă maximă acționează asupra intersecției dintre puntea de izolare magnetică a rotorului motorului cu magnet permanent și nervura de armare, facilitând degradarea performanței în această zonă.

Efectul solicitării miezului de fier asupra câmpului magnetic al motoarelor cu magneți permanenți

Analizând modificările densității magnetice a componentelor cheie ale motoarelor cu magneți permanenți, s-a constatat că, sub influența saturației, nu a existat o modificare semnificativă a densității magnetice la nivelul nervurilor de armare și al punților de izolație magnetică ale rotorului motorului. Densitatea magnetică a statorului și a circuitului magnetic principal al motorului variază semnificativ. Acest lucru poate explica, de asemenea, efectul solicitării din miez asupra distribuției densității magnetice și a conductivității magnetice a motorului în timpul funcționării motorului cu magneți permanenți.

Efectul stresului asupra pierderii de bază

Din cauza solicitării, tensiunea de compresiune la nivelul jugului statorului motorului cu magneți permanenți va fi relativ concentrată, rezultând pierderi semnificative și o degradare a performanței. Există o problemă semnificativă a pierderilor de fier la nivelul jugului statorului motorului cu magneți permanenți, în special la joncțiunea dinților statorului și a jugului, unde pierderea de fier crește cel mai mult din cauza solicitării. Cercetările au constatat prin calcule că pierderea de fier a motoarelor cu magneți permanenți a crescut cu 40%-50% din cauza influenței tensiunii de tracțiune, ceea ce este încă destul de surprinzător, ducând astfel la o creștere semnificativă a pierderilor totale ale motoarelor cu magneți permanenți. Prin analiză, se poate constata, de asemenea, că pierderea de fier a motorului este principala formă de pierdere cauzată de influența tensiunii de compresiune asupra formării miezului de fier al statorului. Pentru rotorul motorului, atunci când miezul de fier este supus unei solicitări centrifuge de tracțiune în timpul funcționării, nu numai că nu va crește pierderea de fier, dar va avea și un anumit efect de îmbunătățire.

Efectul stresului asupra inductanței și cuplului

Performanța de inducție magnetică a miezului de fier al motorului se deteriorează în condițiile de solicitare a miezului de fier, iar inductanța arborelui său va scădea într-o anumită măsură. Mai exact, analizând circuitul magnetic al unui motor cu magnet permanent, circuitul magnetic al arborelui include în principal trei părți: fanta de aer, magnetul permanent și miezul de fier al rotorului statorului. Printre acestea, magnetul permanent este cea mai importantă parte. Din acest motiv, atunci când performanța de inducție magnetică a miezului de fier al motorului cu magnet permanent se modifică, aceasta nu poate provoca modificări semnificative ale inductanței arborelui.

Partea circuitului magnetic al arborelui, compusă din întrefier și miezul rotorului statorului unui motor cu magnet permanent, este mult mai mică decât rezistența magnetică a magnetului permanent. Ținând cont de influența solicitării miezului, performanța inducției magnetice se deteriorează, iar inductanța arborelui scade semnificativ. Analizați impactul proprietăților magnetice de solicitare asupra miezului de fier al unui motor cu magnet permanent. Pe măsură ce performanța inducției magnetice a miezului motorului scade, legătura magnetică a motorului scade, iar cuplul electromagnetic al motorului cu magnet permanent scade și el.