Wpływ naprężeń rdzenia żelaznego na wydajność silników z magnesami trwałymi

Wpływ naprężeń rdzenia żelaznego na wydajnośćSilniki z magnesami trwałymi

Szybki rozwój gospodarki dodatkowo promował trend profesjonalizacji branży silników z magnesami trwałymi, stawiając wyższe wymagania dotyczące wydajności silnika, standardów technicznych i stabilności działania produktu. Aby silniki z magnesami trwałymi mogły rozwijać się w szerszym obszarze zastosowań, konieczne jest wzmocnienie odpowiedniej wydajności ze wszystkich aspektów, tak aby ogólne wskaźniki jakości i wydajności silnika mogły osiągnąć wyższy poziom.

W przypadku silników z magnesami trwałymi rdzeń żelazny jest bardzo ważnym elementem silnika. Przy wyborze materiałów na rdzeń żelazny należy dokładnie rozważyć, czy przewodnictwo magnetyczne może spełnić wymagania robocze silnika z magnesami trwałymi. Zwykle stal elektryczna jest wybierana jako materiał rdzenia silników z magnesami trwałymi, a głównym powodem jest to, że stal elektryczna ma dobrą przewodność magnetyczną.

Wybór materiałów rdzenia silnika ma bardzo istotny wpływ na ogólną wydajność i kontrolę kosztów silników z magnesami trwałymi. Podczas produkcji, montażu i formalnej eksploatacji silników z magnesami trwałymi na rdzeniu powstają pewne naprężenia. Jednak istnienie naprężeń będzie miało bezpośredni wpływ na przewodnictwo magnetyczne blachy stalowej, powodując spadek przewodnictwa magnetycznego w różnym stopniu, więc wydajność silnika z magnesami trwałymi spadnie i zwiększy się strata silnika.

W projektowaniu i produkcji silników z magnesami trwałymi wymagania dotyczące wyboru i wykorzystania materiałów są coraz wyższe, nawet w pobliżu granicznego standardu i poziomu wydajności materiału. Jako materiał bazowy silników z magnesami trwałymi, stal elektryczna musi spełniać bardzo wysokie wymagania dotyczące dokładności w odpowiednich technologiach aplikacji i dokładnego obliczania strat żelaza, aby sprostać rzeczywistym potrzebom.

Tradycyjna metoda projektowania silników stosowana do obliczania charakterystyk elektromagnetycznych stali elektrycznej jest oczywiście niedokładna, ponieważ te konwencjonalne metody są przeznaczone głównie do konwencjonalnych warunków, a wyniki obliczeń będą miały duże odchylenie. Dlatego też potrzebna jest nowa metoda obliczeniowa, aby dokładnie obliczyć przewodnictwo magnetyczne i utratę żelaza stali elektrycznej w warunkach pola naprężeń, tak aby poziom zastosowania materiałów rdzenia żelaznego był wyższy, a wskaźniki wydajności, takie jak wydajność silników z magnesami trwałymi, osiągnęły wyższy poziom.

Zheng Yong i inni badacze skupili się na wpływie naprężenia rdzenia na wydajność silników z magnesami trwałymi i połączyli analizę eksperymentalną, aby zbadać odpowiednie mechanizmy właściwości magnetycznych naprężeń i wydajność strat żelaza naprężeniowego materiałów rdzenia silnika z magnesami trwałymi. Naprężenie rdzenia żelaznego silnika z magnesami trwałymi w warunkach pracy jest pod wpływem różnych źródeł naprężeń, a każde źródło naprężeń wykazuje wiele zupełnie różnych właściwości.

Z perspektywy formy naprężenia rdzenia stojana silników z magnesami trwałymi, źródła jego powstawania obejmują dziurkowanie, nitowanie, laminowanie, montaż interferencyjny obudowy itp. Efekt naprężenia spowodowany montażem interferencyjnym obudowy ma największy i najbardziej znaczący obszar oddziaływania. W przypadku wirnika silnika z magnesami trwałymi, główne źródła naprężeń, jakie znosi, obejmują naprężenie cieplne, siłę odśrodkową, siłę elektromagnetyczną itp. W porównaniu do zwykłych silników, normalna prędkość silnika z magnesami trwałymi jest stosunkowo wysoka, a struktura izolacji magnetycznej jest również zainstalowana w rdzeniu wirnika.

Dlatego naprężenie odśrodkowe jest głównym źródłem naprężenia. Naprężenie rdzenia stojana generowane przez zespół interferencyjny obudowy silnika z magnesami trwałymi występuje głównie w postaci naprężenia ściskającego, a jego punkt działania jest skoncentrowany w jarzmie rdzenia stojana silnika, przy czym kierunek naprężenia objawia się jako obwodowo-styczny. Właściwością naprężenia utworzoną przez siłę odśrodkową wirnika silnika z magnesami trwałymi jest naprężenie rozciągające, które niemal całkowicie działa na żelazny rdzeń wirnika. Maksymalne naprężenie odśrodkowe działa na przecięciu mostka izolacji magnetycznej wirnika silnika z magnesami trwałymi i żebra wzmacniającego, co ułatwia degradację wydajności w tym obszarze.

Wpływ naprężenia rdzenia żelaznego na pole magnetyczne silników z magnesami trwałymi

Analizując zmiany gęstości magnetycznej kluczowych części silników z magnesami trwałymi, stwierdzono, że pod wpływem nasycenia nie nastąpiła znacząca zmiana gęstości magnetycznej na żebrach wzmacniających i mostkach izolacji magnetycznej wirnika silnika. Gęstość magnetyczna stojana i głównego obwodu magnetycznego silnika zmienia się znacząco. Może to również dodatkowo wyjaśnić wpływ naprężenia rdzenia na rozkład gęstości magnetycznej i przewodność magnetyczną silnika podczas pracy silnika z magnesami trwałymi.

Wpływ stresu na utratę rdzenia

Z powodu naprężenia, naprężenie ściskające w jarzmie stojana silnika z magnesami trwałymi będzie stosunkowo skoncentrowane, co spowoduje znaczną stratę i pogorszenie wydajności. Istnieje znaczny problem utraty żelaza w jarzmie stojana silnika z magnesami trwałymi, szczególnie na połączeniu zębów stojana i jarzma, gdzie strata żelaza wzrasta najbardziej z powodu naprężenia. Badania wykazały poprzez obliczenia, że ​​strata żelaza w silnikach z magnesami trwałymi wzrosła o 40% -50% z powodu wpływu naprężenia rozciągającego, co jest nadal dość zadziwiające, co prowadzi do znacznego wzrostu całkowitej straty silników z magnesami trwałymi. Poprzez analizę można również stwierdzić, że strata żelaza w silniku jest główną formą straty spowodowanej wpływem naprężenia ściskającego na formowanie rdzenia żelaznego stojana. W przypadku wirnika silnika, gdy rdzeń żelazny jest poddawany naprężeniu rozciągającemu odśrodkowemu podczas pracy, nie tylko nie zwiększy to straty żelaza, ale będzie miało również pewien efekt poprawy.

Wpływ naprężenia na indukcyjność i moment obrotowy

Wydajność indukcji magnetycznej rdzenia żelaznego silnika pogarsza się w warunkach naprężeń rdzenia żelaznego, a jego indukcyjność wału zmniejszy się do pewnego stopnia. Dokładniej, analizując obwód magnetyczny silnika z magnesami trwałymi, obwód magnetyczny wału obejmuje głównie trzy części: szczelinę powietrzną, magnes trwały i rdzeń żelazny wirnika stojana. Spośród nich magnes trwały jest najważniejszą częścią. Z tego powodu, gdy wydajność indukcji magnetycznej rdzenia żelaznego silnika z magnesami trwałymi ulega zmianie, nie może to powodować znaczących zmian w indukcyjności wału.

Część obwodu magnetycznego wału składająca się ze szczeliny powietrznej i rdzenia wirnika stojana silnika z magnesami trwałymi jest znacznie mniejsza niż rezystancja magnetyczna magnesu trwałego. Biorąc pod uwagę wpływ naprężenia rdzenia, wydajność indukcji magnetycznej pogarsza się, a indukcyjność wału znacznie spada. Przeanalizuj wpływ właściwości magnetycznych naprężenia na rdzeń żelazny silnika z magnesami trwałymi. Wraz ze spadkiem wydajności indukcji magnetycznej rdzenia silnika zmniejsza się połączenie magnetyczne silnika, a moment elektromagnetyczny silnika z magnesami trwałymi również maleje.