اثر تنش هسته آهنی بر عملکرد موتورهای آهنربای دائمی

تأثیر استرس هسته آهن بر عملکردموتورهای مگنت دائمی

توسعه سریع اقتصاد روند حرفه ای شدن صنعت موتور آهنربای دائم را بیشتر ارتقا داده است و الزامات بالاتری را برای عملکرد مرتبط با موتور، استانداردهای فنی و ثبات عملکرد محصول ارائه می دهد. برای اینکه موتورهای آهنربای دائمی در یک زمینه کاربردی گسترده تر توسعه یابند، لازم است عملکرد مربوطه از همه جنبه ها تقویت شود تا کیفیت کلی و شاخص های عملکرد موتور به سطح بالاتری برسد.

برای موتورهای آهنربای دائم، هسته آهنی یک جزء بسیار مهم در موتور است. برای انتخاب مواد هسته آهنی، لازم است به طور کامل در نظر گرفته شود که آیا هدایت مغناطیسی می تواند نیازهای کاری موتور آهنربای دائمی را برآورده کند یا خیر. به طور کلی، فولاد الکتریکی به عنوان ماده اصلی برای موتورهای آهنربای دائم انتخاب می شود و دلیل اصلی آن این است که فولاد الکتریکی رسانایی مغناطیسی خوبی دارد.

انتخاب مواد هسته موتور تاثیر بسیار مهمی بر عملکرد کلی و کنترل هزینه موتورهای آهنربای دائم دارد. در طول ساخت، مونتاژ و عملکرد رسمی موتورهای آهنربای دائم، تنش های خاصی بر روی هسته ایجاد می شود. با این حال، وجود تنش مستقیماً بر هدایت مغناطیسی ورق فولادی الکتریکی تأثیر می گذارد و باعث می شود هدایت مغناطیسی به درجات مختلف کاهش یابد، بنابراین عملکرد موتور آهنربای دائم کاهش می یابد و تلفات موتور را افزایش می دهد.

در طراحی و ساخت موتورهای آهنربای دائم، الزامات برای انتخاب و استفاده از مواد بیشتر و بالاتر می‌شود، حتی نزدیک به حد استاندارد و سطح عملکرد مواد. به عنوان ماده اصلی موتورهای آهنربای دائم، فولاد الکتریکی باید الزامات دقت بسیار بالایی را در فناوری های کاربردی مربوطه و محاسبه دقیق تلفات آهن برآورده کند تا نیازهای واقعی را برآورده کند.

روش طراحی موتور سنتی که برای محاسبه ویژگی های الکترومغناطیسی فولاد الکتریکی استفاده می شود بدیهی است که دقیق نیست، زیرا این روش های مرسوم عمدتاً برای شرایط معمولی هستند و نتایج محاسبات انحراف زیادی خواهند داشت. بنابراین، برای محاسبه دقیق رسانایی مغناطیسی و تلفات آهن فولاد الکتریکی در شرایط میدان تنش، به یک روش محاسباتی جدید نیاز است تا سطح کاربرد مواد هسته آهنی بالاتر باشد و شاخص‌های عملکردی مانند راندمان موتورهای آهنربای دائم به دست آید. یک سطح بالاتر

ژنگ یونگ و سایر محققان بر روی تأثیر تنش هسته بر عملکرد موتورهای آهنربای دائم تمرکز کردند و تجزیه و تحلیل تجربی را برای کشف مکانیسم‌های مربوط به خواص مغناطیسی تنش و عملکرد از دست دادن آهن تنش مواد هسته‌ای موتور آهنربای دائم ترکیب کردند. تنش روی هسته آهنی یک موتور آهنربای دائم تحت شرایط عملیاتی تحت تأثیر منابع مختلف تنش قرار می گیرد و هر منبع تنش خواص کاملاً متفاوتی از خود نشان می دهد.

از منظر فرم تنش هسته استاتور موتورهای آهنربای دائم، منابع تشکیل آن شامل پانچ، پرچ، لمینیت، مجموعه تداخلی پوشش و ... می باشد. مهم ترین منطقه تاثیر برای روتور موتور آهنربای دائم، منابع اصلی تنش شامل تنش حرارتی، نیروی گریز از مرکز، نیروی الکترومغناطیسی و غیره است. همچنین در هسته روتور نصب شده است.

بنابراین تنش گریز از مرکز منبع اصلی تنش است. تنش هسته استاتور ایجاد شده توسط مونتاژ تداخل پوشش موتور آهنربای دائمی عمدتاً به شکل تنش فشاری وجود دارد و نقطه عمل آن در یوغ هسته استاتور موتور متمرکز است و جهت تنش به صورت مماسی محیطی آشکار می شود. خاصیت تنش ایجاد شده توسط نیروی گریز از مرکز روتور موتور آهنربای دائمی، تنش کششی است که تقریباً به طور کامل بر روی هسته آهنی روتور اثر می گذارد. حداکثر تنش گریز از مرکز بر روی تقاطع پل جداسازی مغناطیسی روتور موتور مغناطیس دائمی و دنده تقویت‌کننده اعمال می‌شود و باعث می‌شود کاهش عملکرد در این ناحیه آسان شود.

اثر تنش هسته آهنی بر میدان مغناطیسی موتورهای مغناطیسی دائمی

با تجزیه و تحلیل تغییرات در چگالی مغناطیسی قطعات کلیدی موتورهای آهنربای دائم، مشخص شد که تحت تأثیر اشباع، تغییر قابل توجهی در چگالی مغناطیسی در دنده‌های تقویت‌کننده و پل‌های جداسازی مغناطیسی روتور موتور وجود ندارد. چگالی مغناطیسی استاتور و مدار مغناطیسی اصلی موتور به طور قابل توجهی متفاوت است. این همچنین می تواند تأثیر تنش هسته را بر توزیع چگالی مغناطیسی و هدایت مغناطیسی موتور در طول کارکرد موتور آهنربای دائم توضیح دهد.

تاثیر استرس بر از دست دادن هسته مرکزی

به دلیل تنش، تنش فشاری در یوغ استاتور موتور آهنربای دائمی نسبتاً متمرکز خواهد بود که منجر به تلفات و کاهش عملکرد قابل توجهی می شود. مشکل از دست دادن آهن قابل توجهی در یوغ استاتور موتور آهنربای دائمی وجود دارد، به خصوص در محل اتصال دندانه های استاتور و یوک، جایی که اتلاف آهن در اثر استرس بیشترین افزایش را دارد. تحقیقات از طریق محاسبات نشان داده است که اتلاف آهن موتورهای آهنربای دائم 40٪ -50٪ به دلیل تأثیر تنش کششی افزایش یافته است، که هنوز هم بسیار شگفت انگیز است، بنابراین منجر به افزایش قابل توجهی در از دست دادن کل موتورهای آهنربای دائم می شود. از طریق تجزیه و تحلیل، همچنین می توان دریافت که اتلاف آهن موتور شکل اصلی تلفات ناشی از تأثیر تنش فشاری بر تشکیل هسته آهنی استاتور است. برای روتور موتور، زمانی که هسته آهن در حین کار تحت تنش کششی گریز از مرکز قرار می گیرد، نه تنها تلفات آهن را افزایش نمی دهد، بلکه اثر بهبود خاصی نیز خواهد داشت.

اثر تنش بر اندوکتانس و گشتاور

عملکرد القای مغناطیسی هسته آهنی موتور تحت شرایط تنش هسته آهنی بدتر می شود و اندوکتانس شفت آن تا حدی کاهش می یابد. به طور خاص، با تجزیه و تحلیل مدار مغناطیسی یک موتور آهنربای دائم، مدار مغناطیسی شفت عمدتاً شامل سه بخش است: شکاف هوا، آهنربای دائمی و هسته آهنی روتور استاتور. در این میان آهنربای دائمی مهمترین بخش است. بر این اساس، هنگامی که عملکرد القای مغناطیسی هسته آهنی موتور آهنربای دائم تغییر می کند، نمی تواند تغییرات قابل توجهی در اندوکتانس شفت ایجاد کند.

بخش مدار مغناطیسی شفت که از شکاف هوا و هسته روتور استاتور یک موتور آهنربای دائم تشکیل شده است بسیار کوچکتر از مقاومت مغناطیسی آهنربای دائم است. با در نظر گرفتن تأثیر تنش هسته، عملکرد القای مغناطیسی بدتر می شود و اندوکتانس شفت به طور قابل توجهی کاهش می یابد. تاثیر خواص مغناطیسی تنش بر روی هسته آهنی یک موتور آهنربای دائم را تجزیه و تحلیل کنید. با کاهش عملکرد القای مغناطیسی هسته موتور، پیوند مغناطیسی موتور کاهش می یابد و گشتاور الکترومغناطیسی موتور آهنربای دائم نیز کاهش می یابد.