Wpływ naprężenia rdzenia żelaznego na działanie silników z magnesami trwałymi

Wpływ naprężenia rdzenia żelaznego na wydajnośćSilniki z magnesami trwałymi

Szybki rozwój gospodarki jeszcze bardziej wspiera trend profesjonalizacji branży silników z magnesami trwałymi, stawiając wyższe wymagania w zakresie wydajności związanej z silnikiem, standardów technicznych i stabilności działania produktu. Aby silniki z magnesami trwałymi mogły rozwijać się w szerszym obszarze zastosowań, konieczne jest wzmocnienie odpowiednich parametrów pod każdym względem, 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 w pełni rozważyć, czy przewodność magnetyczna może zaspokoić potrzeby robocze silnika z magnesami trwałymi. Ogólnie rzecz biorąc, jako materiał rdzenia silników z magnesami trwałymi wybiera się stal elektryczną, 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. Jednakże istnienie naprężeń będzie miało bezpośredni wpływ na przewodność magnetyczną blachy stalowej elektrycznej, powodując spadek przewodności magnetycznej w różnym stopniu, więc wydajność silnika z magnesami trwałymi spadnie i zwiększy straty silnika.

Przy projektowaniu i produkcji silników z magnesami trwałymi wymagania dotyczące doboru i wykorzystania materiałów są coraz wyższe, nawet blisko granicznego standardu i poziomu wydajności materiału. Jako podstawowy materiał silników z magnesami trwałymi, stal elektryczna musi spełniać bardzo wysokie wymagania dotyczące dokładności w odpowiednich technologiach zastosowań i dokładnych obliczeń strat żelaza, aby zaspokoić rzeczywiste potrzeby.

Tradycyjna metoda projektowania silników stosowana do obliczania właściwości elektromagnetycznych stali elektrotechnicznej jest oczywiście niedokładna, ponieważ te konwencjonalne metody dotyczą głównie konwencjonalnych warunków, a wyniki obliczeń będą charakteryzowały się dużymi odchyleniami. Dlatego potrzebna jest nowa metoda obliczeniowa, aby dokładnie obliczyć przewodność magnetyczną i utratę żelaza w stali elektrotechnicznej w warunkach pola naprężeniowego, tak aby poziom zastosowania materiałów z rdzeniem żelaznym był wyższy, a wskaźniki wydajności, takie jak sprawność silników z magnesami trwałymi, osiągnęły wyższy poziom.

Zheng Yong i inni badacze skupili się na wpływie naprężenia rdzenia na działanie silników z magnesami trwałymi i połączyli analizę eksperymentalną w celu zbadania odpowiednich mechanizmów właściwości magnetycznych naprężeń i utraty żelaza na skutek naprężeń w materiałach rdzenia silników z magnesami trwałymi. Na naprężenia żelaznego rdzenia silnika z magnesami trwałymi w warunkach pracy wpływają różne źródła naprężeń, a każde źródło naprężeń wykazuje wiele zupełnie innych właściwości.

Z punktu widzenia postaci naprężeń rdzenia stojana silników z magnesami trwałymi, źródłami ich powstawania są: przebijanie, nitowanie, laminowanie, montaż wciskowy obudowy itp. Efekt naprężeń wywołany montażem wciskowym obudowy jest największy i najbardziej znaczący obszar oddziaływania. W przypadku wirnika silnika z magnesami trwałymi głównymi źródłami naprężeń, jakie na niego przenoszą, są naprężenia termiczne, siła odśrodkowa, siła elektromagnetyczna itp. W porównaniu ze zwykłymi silnikami normalna prędkość silnika z magnesami trwałymi jest stosunkowo wysoka, a struktura izolacji magnetycznej jest również zainstalowany w rdzeniu wirnika.

Dlatego głównym źródłem naprężeń jest naprężenie odśrodkowe. Naprężenie rdzenia stojana generowane przez zespół interferencyjny obudowy silnika z magnesami trwałymi występuje głównie w postaci naprężenia ściskającego, a jego punkt działania koncentruje się w jarzmie rdzenia stojana silnika, przy czym kierunek naprężenia objawia się jako styczny obwodowy. Właściwość naprężenia wytwarzana przez siłę odśrodkową wirnika silnika z magnesami trwałymi to naprężenie rozciągające, które prawie całkowicie działa na żelazny rdzeń wirnika. Maksymalne naprężenie odśrodkowe działa na przecięcie mostka izolacji magnetycznej wirnika silnika z magnesami trwałymi i żebra wzmacniającego, co ułatwia wystąpienie pogorszenia wydajności w tym obszarze.

Wpływ naprężenia rdzenia żelaznego na pole magnetyczne silników z magnesami trwałymi

Analizując zmiany gęstości magnetycznej kluczowych elementów silników z magnesami trwałymi stwierdzono, że pod wpływem nasycenia nie następuje istotna zmiana gęstości magnetycznej na żebrach wzmacniających i mostkach izolacji magnetycznej wirnika silnika. Gęstość magnetyczna stojana i głównego obwodu magnetycznego silnika zmienia się znacznie. 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 naprężeń naprężenia ściskające na jarzmie stojana silnika z magnesami trwałymi będą stosunkowo skoncentrowane, co spowoduje znaczne straty i pogorszenie wydajności. Występuje poważny problem utraty żelaza na jarzmie stojana silnika z magnesami trwałymi, zwłaszcza na styku zębów stojana i jarzma, gdzie utrata żelaza wzrasta najbardziej z powodu naprężeń. Badania wykazały poprzez obliczenia, że ​​straty żelaza w silnikach z magnesami trwałymi wzrosły o 40% -50% pod wpływem naprężenia rozciągającego, co wciąż jest dość zdumiewające, prowadząc w ten sposób do znacznego wzrostu całkowitych strat w silnikach z magnesami trwałymi. Analizując można również stwierdzić, że główną formą strat powodowanych przez wpływ naprężeń ściskających na powstawanie żelaznego rdzenia stojana są straty żelaza w silniku. W przypadku wirnika silnika, gdy żelazny rdzeń jest poddawany podczas pracy odśrodkowemu naprężeniu rozciągającemu, nie tylko nie zwiększy to strat żelaza, ale także będzie miał pewien efekt poprawy.

Wpływ naprężenia na indukcyjność i moment obrotowy

Indukcja magnetyczna żelaznego rdzenia silnika pogarsza się pod wpływem naprężeń żelaznego rdzenia, a indukcyjność wału zmniejszy się do pewnego stopnia. W szczególności, analizując obwód magnetyczny silnika z magnesami trwałymi, obwód magnetyczny wału składa się głównie z trzech części: szczeliny powietrznej, magnesu trwałego i żelaznego rdzenia wirnika stojana. Wśród nich najważniejszą częścią jest magnes trwały. Z tego powodu, gdy zmienia się wydajność indukcji magnetycznej żelaznego rdzenia silnika z magnesami trwałymi, nie może to powodować znaczących zmian w indukcyjności wału.

Część obwodu magnetycznego wału złożona ze szczeliny powietrznej i rdzenia wirnika stojana silnika z magnesem trwałym jest znacznie mniejsza niż opór magnetyczny magnesu trwałego. Biorąc pod uwagę wpływ naprężeń rdzenia, właściwości indukcji magnetycznej ulegają pogorszeniu, a indukcyjność wału znacznie maleje. Zanalizować wpływ naprężeniowych właściwości magnetycznych na żelazny rdzeń silnika z magnesami trwałymi. Wraz ze spadkiem indukcji magnetycznej rdzenia silnika zmniejsza się połączenie magnetyczne silnika, a także zmniejsza się moment elektromagnetyczny silnika z magnesami trwałymi.