Vpliv napetosti železnega jedra na delovanje motorjev s trajnimi magneti

Vpliv napetosti železnega jedra na delovanjeMotorji s trajnimi magneti

Hiter razvoj gospodarstva je še dodatno spodbudil trend profesionalizacije industrije motorjev s trajnimi magneti, kar je postavilo višje zahteve glede zmogljivosti motorjev, tehničnih standardov in stabilnosti delovanja izdelkov. Da bi se motorji s trajnimi magneti lahko razvili na širšem področju uporabe, je treba okrepiti njihovo zmogljivost v vseh pogledih, da se doseže višja raven splošne kakovosti in kazalnikov delovanja motorja.

Pri motorjih s trajnimi magneti je železno jedro zelo pomemben sestavni del motorja. Pri izbiri materialov za železno jedro je treba v celoti upoštevati, ali lahko magnetna prevodnost zadosti delovnim potrebam motorja s trajnimi magneti. Na splošno se kot material jedra za motorje s trajnimi magneti izbere elektro jeklo, glavni razlog pa je, da ima elektro jeklo dobro magnetno prevodnost.

Izbira materialov jedra motorja ima zelo pomemben vpliv na splošno delovanje in nadzor stroškov motorjev s trajnimi magneti. Med proizvodnjo, montažo in formalnim delovanjem motorjev s trajnimi magneti se na jedru tvorijo določene napetosti. Vendar pa prisotnost napetosti neposredno vpliva na magnetno prevodnost pločevine iz električnega jekla, zaradi česar se magnetna prevodnost v različni meri zmanjša, zato se bo delovanje motorja s trajnimi magneti zmanjšalo in izgube motorja se bodo povečale.

Pri načrtovanju in izdelavi motorjev s trajnimi magneti so zahteve glede izbire in uporabe materialov vse višje, celo blizu mejnim standardom in ravni učinkovitosti materialov. Kot osrednji material motorjev s trajnimi magneti mora elektro jeklo izpolnjevati zelo visoke zahteve glede natančnosti v ustreznih uporabnih tehnologijah in natančnega izračuna izgube železa, da bi zadostilo dejanskim potrebam.

Tradicionalna metoda načrtovanja motorjev, ki se uporablja za izračun elektromagnetnih značilnosti elektroelektričnega jekla, je očitno netočna, saj so te konvencionalne metode večinoma namenjene običajnim pogojem, rezultati izračuna pa bodo imeli velika odstopanja. Zato je potrebna nova metoda izračuna za natančen izračun magnetne prevodnosti in izgub železa elektroelektričnega jekla v pogojih napetostnega polja, da se poveča uporaba železnih jedrnih materialov in dosežejo višji kazalniki delovanja, kot je učinkovitost motorjev s trajnimi magneti.

Zheng Yong in drugi raziskovalci so se osredotočili na vpliv napetosti jedra na delovanje motorjev s trajnimi magneti in združili eksperimentalne analize, da bi raziskali ustrezne mehanizme magnetnih lastnosti napetosti in izgub v železu zaradi napetosti v materialih jeder motorjev s trajnimi magneti. Na napetost na železnem jedru motorja s trajnimi magneti v obratovalnih pogojih vplivajo različni viri napetosti, vsak vir napetosti pa kaže veliko popolnoma različnih lastnosti.

Z vidika oblike napetosti v jedru statorja motorjev s trajnimi magneti so viri njenega nastanka prebijanje, kovičenje, laminiranje, interferenčna montaža ohišja itd. Učinek napetosti, ki jo povzroča interferenčna montaža ohišja, ima največje in najpomembnejše območje vpliva. Za rotor motorja s trajnimi magneti so glavni viri napetosti, ki jih prenaša, toplotna napetost, centrifugalna sila, elektromagnetna sila itd. V primerjavi z običajnimi motorji je normalna hitrost motorja s trajnimi magneti relativno visoka, na jedru rotorja pa je nameščena tudi magnetna izolacijska struktura.

Zato je centrifugalna napetost glavni vir napetosti. Napetost v jedru statorja, ki jo povzroča interferenčni sklop ohišja motorja s trajnim magnetom, se pojavlja predvsem v obliki tlačne napetosti, njena točka delovanja pa je skoncentrirana v jarmu jedra statorja motorja, smer napetosti pa se kaže kot obodna tangencialna. Lastnost napetosti, ki jo tvori centrifugalna sila rotorja motorja s trajnim magnetom, je natezna napetost, ki skoraj v celoti deluje na železno jedro rotorja. Največja centrifugalna napetost deluje na presečišču magnetnega izolacijskega mostu rotorja motorja s trajnim magnetom in ojačevalnega rebra, zaradi česar je na tem območju enostavno poslabšanje delovanja.

Vpliv napetosti železnega jedra na magnetno polje motorjev s trajnimi magneti

Z analizo sprememb magnetne gostote ključnih delov motorjev s permanentnimi magneti je bilo ugotovljeno, da pod vplivom nasičenosti ni prišlo do bistvene spremembe magnetne gostote na ojačitvenih rebrih in magnetnoizolacijskih mostovih rotorja motorja. Magnetna gostota statorja in glavnega magnetnega vezja motorja se znatno spreminja. To lahko dodatno pojasni tudi vpliv napetosti jedra na porazdelitev magnetne gostote in magnetno prevodnost motorja med delovanjem motorja s permanentnimi magneti.

Vpliv stresa na izgubo jedra

Zaradi napetosti bo tlačna napetost na jarmu statorja motorja s trajnim magnetom relativno koncentrirana, kar bo povzročilo znatne izgube in poslabšanje delovanja. Na jarmu statorja motorja s trajnim magnetom obstaja znaten problem izgube železa, zlasti na stičišču zob statorja in jarma, kjer se izguba železa zaradi napetosti najbolj poveča. Raziskave so z izračunom pokazale, da se je izguba železa pri motorjih s trajnim magnetom zaradi vpliva natezne napetosti povečala za 40–50 %, kar je še vedno precej presenetljivo, kar vodi do znatnega povečanja skupne izgube pri motorjih s trajnim magnetom. Z analizo je mogoče tudi ugotoviti, da je izguba železa v motorju glavna oblika izgube, ki jo povzroča vpliv tlačne napetosti na oblikovanje železnega jedra statorja. Pri rotorju motorja, ko je železno jedro med delovanjem pod centrifugalno natezno napetostjo, se izgube železa ne bodo povečale, temveč se bo tudi nekoliko izboljšal.

Vpliv napetosti na induktivnost in navor

Magnetna indukcijska zmogljivost železnega jedra motorja se pod obremenitvijo železnega jedra poslabša, njegova induktivnost gredi pa se do določene mere zmanjša. Natančneje, če analiziramo magnetno vezje motorja s trajnim magnetom, magnetno vezje gredi vključuje predvsem tri dele: zračno režo, trajni magnet in železno jedro statorja in rotorja. Med njimi je trajni magnet najpomembnejši del. Zaradi tega sprememba magnetne indukcijske zmogljivosti železnega jedra motorja s trajnim magnetom ne more povzročiti bistvenih sprememb v induktivnosti gredi.

Magnetni del gredi, ki ga sestavljata zračna reža in jedro statorja rotorja motorja s trajnim magnetom, je veliko manjši od magnetnega upora trajnega magneta. Ob upoštevanju vpliva napetosti jedra se delovanje magnetne indukcije poslabša in induktivnost gredi se znatno zmanjša. Analizirajte vpliv lastnosti magnetne napetosti na železno jedro motorja s trajnim magnetom. Z zmanjšanjem delovanja magnetne indukcije jedra motorja se zmanjša magnetna povezava motorja in zmanjša se tudi elektromagnetni navor motorja s trajnim magnetom.