Влияние напряжений в железном сердечнике на эксплуатационные характеристикиДвигатели с постоянными магнитами
Быстрое развитие экономики еще больше способствовало профессионализации отрасли двигателей с постоянными магнитами, предъявляя более высокие требования к характеристикам двигателей, техническим стандартам и стабильности работы продукции. Для расширения сферы применения двигателей с постоянными магнитами необходимо повысить соответствующие характеристики во всех аспектах, чтобы общее качество и эксплуатационные показатели двигателя достигли более высокого уровня.
Для двигателей с постоянными магнитами железный сердечник является очень важным компонентом. При выборе материала для железного сердечника необходимо тщательно учитывать, соответствует ли его магнитная проводимость рабочим требованиям двигателя с постоянными магнитами. Как правило, в качестве материала сердечника для двигателей с постоянными магнитами выбирается электротехническая сталь, и главная причина заключается в том, что электротехническая сталь обладает хорошей магнитной проводимостью.
Выбор материалов для сердечника двигателя оказывает очень важное влияние на общую производительность и контроль стоимости двигателей с постоянными магнитами. В процессе производства, сборки и эксплуатации двигателей с постоянными магнитами в сердечнике возникают определенные напряжения. Однако наличие напряжений напрямую влияет на магнитную проводимость листовой электротехнической стали, вызывая ее снижение в различной степени, что приводит к снижению производительности двигателя с постоянными магнитами и увеличению потерь в двигателе.
В проектировании и производстве двигателей с постоянными магнитами требования к выбору и использованию материалов постоянно растут, приближаясь к предельным стандартам и уровню эксплуатационных характеристик материалов. Электротехническая сталь, являющаяся основным материалом двигателей с постоянными магнитами, должна соответствовать очень высоким требованиям к точности в соответствующих технологиях применения, а также обеспечивать точный расчет потерь в железе для удовлетворения реальных потребностей.
Традиционный метод расчета электромагнитных характеристик электротехнической стали для электродвигателей, очевидно, неточен, поскольку эти традиционные методы в основном предназначены для традиционных условий, и результаты расчетов будут иметь большие отклонения. Поэтому необходим новый метод расчета, позволяющий точно определить магнитную проводимость и потери в железе электротехнической стали в условиях напряженного поля, чтобы повысить уровень применения материалов с железным сердечником и улучшить такие показатели, как КПД двигателей с постоянными магнитами.
Чжэн Юн и другие исследователи сосредоточились на влиянии напряжений в сердечнике на характеристики двигателей с постоянными магнитами и, используя экспериментальный анализ, изучили соответствующие механизмы магнитных свойств под воздействием напряжений и потери энергии в железе материалов сердечника двигателя с постоянными магнитами. Напряжения в железном сердечнике двигателя с постоянными магнитами в условиях эксплуатации зависят от различных источников напряжений, и каждый источник напряжений проявляет множество совершенно разных свойств.
С точки зрения формы напряжений в сердечнике статора двигателей с постоянными магнитами, источниками их образования являются штамповка, клепка, ламинирование, натяг корпуса и т. д. Наибольшее и наиболее значительное воздействие оказывает натяг корпуса. Для ротора двигателя с постоянными магнитами основными источниками напряжений являются термические напряжения, центробежная сила, электромагнитная сила и т. д. По сравнению с обычными двигателями, нормальная скорость вращения двигателя с постоянными магнитами относительно высока, и в сердечнике ротора также установлена магнитоизолирующая конструкция.
Таким образом, центробежное напряжение является основным источником напряжений. Напряжение в сердечнике статора, возникающее из-за натяга корпуса двигателя с постоянными магнитами, в основном существует в виде сжимающего напряжения, и точка его действия сосредоточена в ярме сердечника статора двигателя, при этом направление напряжения проявляется как окружное касательное. Напряжение, создаваемое центробежной силой ротора двигателя с постоянными магнитами, представляет собой растягивающее напряжение, которое почти полностью действует на железный сердечник ротора. Максимальное центробежное напряжение действует в месте пересечения магнитоизоляционного моста ротора двигателя с постоянными магнитами и усиливающего ребра, что способствует ухудшению характеристик в этой области.
Влияние напряжения в железном сердечнике на магнитное поле двигателей с постоянными магнитами.
Анализ изменений магнитной плотности ключевых частей двигателей с постоянными магнитами показал, что под воздействием насыщения не наблюдалось существенных изменений магнитной плотности в усиливающих ребрах и магнитоизоляционных мостиках ротора двигателя. Магнитная плотность статора и основной магнитной цепи двигателя значительно изменяется. Это также может дополнительно объяснить влияние напряжения в сердечнике на распределение магнитной плотности и магнитную проводимость двигателя во время его работы.
Влияние стресса на потерю мышечной массы.
Из-за напряжений сжимающее напряжение в ярме статора двигателя с постоянными магнитами будет относительно сконцентрировано, что приведет к значительным потерям и ухудшению характеристик. В ярме статора двигателя с постоянными магнитами, особенно в месте соединения зубцов статора и ярма, наблюдается значительная проблема потерь в железе, где потери в железе увеличиваются больше всего из-за напряжений. Исследования показали, что потери в железе двигателей с постоянными магнитами увеличиваются на 40-50% из-за влияния растягивающего напряжения, что по-прежнему весьма поразительно, приводя к значительному увеличению общих потерь в двигателях с постоянными магнитами. Анализ также показал, что потери в железе двигателя являются основной формой потерь, вызванных влиянием сжимающего напряжения на формирование железного сердечника статора. Для ротора двигателя, когда железный сердечник находится под центробежным растягивающим напряжением во время работы, потери в железе не только не увеличиваются, но и оказывают определенный улучшающий эффект.
Влияние напряжения на индуктивность и крутящий момент
Магнитоиндукционные характеристики железного сердечника двигателя ухудшаются под воздействием нагрузок на него, и его индуктивность на валу в определенной степени уменьшается. В частности, при анализе магнитной цепи двигателя с постоянными магнитами, магнитная цепь вала в основном включает три части: воздушный зазор, постоянный магнит и железный сердечник статора и ротора. Среди них постоянный магнит является наиболее важной частью. Исходя из этого, изменение магнитоиндукционных характеристик железного сердечника двигателя с постоянными магнитами не приводит к существенным изменениям индуктивности вала.
Магнитная цепь вала двигателя с постоянными магнитами, состоящая из воздушного зазора и сердечника статора-ротора, имеет значительно меньшее магнитное сопротивление, чем сам постоянный магнит. С учетом влияния напряжений в сердечнике, характеристики магнитной индукции ухудшаются, а индуктивность вала значительно уменьшается. Проанализируем влияние напряжений на магнитные свойства железного сердечника двигателя с постоянными магнитами. По мере снижения характеристик магнитной индукции сердечника двигателя уменьшается магнитная связь двигателя, а также уменьшается электромагнитный момент двигателя с постоянными магнитами.
Дата публикации: 07.08.2023
