Vplyv napätia v železnom jadre na výkonMotory s permanentnými magnetmi
Rýchly rozvoj ekonomiky ďalej podporil trend profesionalizácie odvetvia motorov s permanentnými magnetmi a kladie vyššie požiadavky na výkon motorov, technické štandardy a prevádzkovú stabilitu produktu. Aby sa motory s permanentnými magnetmi mohli rozvíjať v širšej oblasti použitia, je potrebné posilniť ich výkon vo všetkých aspektoch, aby sa celková kvalita a výkonnostné ukazovatele motora mohli dostať na vyššiu úroveň.
Pre motory s permanentnými magnetmi je železné jadro veľmi dôležitou súčasťou motora. Pri výbere materiálov železného jadra je potrebné dôkladne zvážiť, či magnetická vodivosť dokáže splniť prevádzkové požiadavky motora s permanentnými magnetmi. Vo všeobecnosti sa ako materiál jadra pre motory s permanentnými magnetmi vyberá elektrotechnická oceľ, a to najmä preto, že elektrotechnická oceľ má dobrú magnetickú vodivosť.
Výber materiálov jadra motora má veľmi dôležitý vplyv na celkový výkon a kontrolu nákladov motorov s permanentnými magnetmi. Počas výroby, montáže a prevádzkovania motorov s permanentnými magnetmi sa na jadre vytvára určité napätie. Existencia napätia však priamo ovplyvňuje magnetickú vodivosť elektrotechnického oceľového plechu, čo spôsobuje rôzne stupne poklesu magnetickej vodivosti, a preto sa zníži výkon motora s permanentnými magnetmi a zvýšia sa straty motora.
Pri návrhu a výrobe motorov s permanentnými magnetmi sa požiadavky na výber a použitie materiálov neustále zvyšujú a blížia sa až k limitným štandardom a úrovni materiálových vlastností. Ako základný materiál motorov s permanentnými magnetmi musí elektrotechnická oceľ spĺňať veľmi vysoké požiadavky na presnosť v príslušných aplikačných technológiách a presný výpočet strát železa, aby sa splnili skutočné potreby.
Tradičná metóda návrhu motorov používaná na výpočet elektromagnetických charakteristík elektrotechnickej ocele je zjavne nepresná, pretože tieto konvenčné metódy sú určené prevažne pre konvenčné podmienky a výsledky výpočtov budú mať veľké odchýlky. Preto je potrebná nová výpočtová metóda na presný výpočet magnetickej vodivosti a strát železa elektrotechnickej ocele v podmienkach napäťového poľa, aby sa zvýšila úroveň použitia železných jadrových materiálov a dosiahli sa vyššia úroveň výkonnostných ukazovateľov, ako je účinnosť motorov s permanentnými magnetmi.
Zheng Yong a ďalší výskumníci sa zamerali na vplyv napätia v jadre na výkon motorov s permanentnými magnetmi a kombinovali experimentálnu analýzu, aby preskúmali relevantné mechanizmy magnetických vlastností napätia a straty železa v dôsledku napätia v materiáloch jadier motorov s permanentnými magnetmi. Napätie na železnom jadre motora s permanentnými magnetmi za prevádzkových podmienok je ovplyvnené rôznymi zdrojmi napätia a každý zdroj napätia vykazuje mnoho úplne odlišných vlastností.
Z hľadiska formy napätia v jadre statora motorov s permanentnými magnetmi patria medzi zdroje jeho vzniku dierovanie, nitovanie, laminovanie, interferenčná montáž puzdra atď. Účinok napätia spôsobený interferenčnou montážou puzdra má najväčšiu a najvýznamnejšiu oblasť dopadu. Pre rotor motora s permanentnými magnetmi patria medzi hlavné zdroje napätia, ktoré znáša, tepelné namáhanie, odstredivá sila, elektromagnetická sila atď. V porovnaní s bežnými motormi sú normálne otáčky motora s permanentnými magnetmi relatívne vysoké a na jadre rotora je tiež nainštalovaná magnetická izolačná konštrukcia.
Preto je hlavným zdrojom napätia odstredivé napätie. Napätie v jadre statora generované interferenčnou zostavou krytu motora s permanentnými magnetmi existuje prevažne vo forme tlakového napätia a jeho pôsobiaci bod je sústredený v jarme jadra statora motora, pričom smer napätia sa prejavuje ako obvodový tangenciálny. Vlastnosťou napätia vytvoreným odstredivou silou rotora motora s permanentnými magnetmi je ťahové napätie, ktoré takmer úplne pôsobí na železné jadro rotora. Maximálne odstredivé napätie pôsobí na priesečník magnetického izolačného mostíka rotora motora s permanentnými magnetmi a výstužného rebra, čo v tejto oblasti uľahčuje zníženie výkonu.
Vplyv napätia v železnom jadre na magnetické pole motorov s permanentnými magnetmi
Analýzou zmien magnetickej hustoty kľúčových častí motorov s permanentnými magnetmi sa zistilo, že pod vplyvom saturácie nedošlo k žiadnej významnej zmene magnetickej hustoty na výstužných rebrách a magnetických izolačných mostíkoch rotora motora. Magnetická hustota statora a hlavného magnetického obvodu motora sa výrazne mení. To môže ďalej vysvetliť vplyv napätia v jadre na rozloženie magnetickej hustoty a magnetickú vodivosť motora počas prevádzky motora s permanentnými magnetmi.
Vplyv stresu na stratu jadra
V dôsledku namáhania bude tlakové napätie na jarme statora motora s permanentnými magnetmi relatívne koncentrované, čo vedie k významným stratám a zníženiu výkonu. Na jarme statora motora s permanentnými magnetmi existuje významný problém so stratami železa, najmä na spoji zubov statora a jarma, kde sa straty železa v dôsledku namáhania najviac zvyšujú. Výskum výpočtom zistil, že straty železa motorov s permanentnými magnetmi sa zvýšili o 40 % až 50 % v dôsledku vplyvu ťahového napätia, čo je stále dosť prekvapujúce, a teda vedie k výraznému zvýšeniu celkových strát motorov s permanentnými magnetmi. Analýzou sa tiež zistilo, že straty železa v motore sú hlavnou formou strát spôsobených vplyvom tlakového napätia na formovanie železného jadra statora. V prípade rotora motora, keď je železné jadro počas prevádzky vystavené odstredivému ťahovému napätiu, nielenže sa straty železa nezvýšia, ale bude to mať aj určitý zlepšovací účinok.
Vplyv napätia na indukčnosť a krútiaci moment
Magnetický indukčný výkon železného jadra motora sa zhoršuje v podmienkach namáhania železného jadra a jeho indukčnosť hriadeľa sa do určitej miery zníži. Konkrétne, pri analýze magnetického obvodu motora s permanentnými magnetmi sa magnetický obvod hriadeľa skladá hlavne z troch častí: vzduchovej medzery, permanentného magnetu a železného jadra statora a rotora. Medzi nimi je permanentný magnet najdôležitejšou časťou. Z tohto dôvodu, keď sa zmení magnetický indukčný výkon železného jadra motora s permanentnými magnetmi, nemôže to spôsobiť významné zmeny v indukčnosti hriadeľa.
Časť magnetického obvodu hriadeľa, ktorá sa skladá zo vzduchovej medzery a jadra statora rotora motora s permanentnými magnetmi, je oveľa menšia ako magnetický odpor permanentného magnetu. Vzhľadom na vplyv napätia v jadre sa zhoršuje výkon magnetickej indukcie a indukčnosť hriadeľa výrazne klesá. Analyzujte vplyv vlastností magnetického napätia na železné jadro motora s permanentnými magnetmi. S poklesom výkonu magnetickej indukcie jadra motora sa znižuje magnetické prepojenie motora a znižuje sa aj elektromagnetický krútiaci moment motora s permanentnými magnetmi.
Čas uverejnenia: 7. augusta 2023
