O efeito do estresse do núcleo de ferro no desempenho de motores de ímã permanente

O efeito do estresse do núcleo de ferro no desempenho deMotores de ímã permanente

O rápido desenvolvimento da economia impulsionou ainda mais a tendência de profissionalização da indústria de motores de ímã permanente, impondo requisitos mais elevados para o desempenho do motor, padrões técnicos e estabilidade operacional do produto. Para que os motores de ímã permanente se desenvolvam em um campo de aplicação mais amplo, é necessário fortalecer o desempenho relevante em todos os aspectos, para que a qualidade geral e os indicadores de desempenho do motor possam atingir um nível mais alto.

Para motores de ímã permanente, o núcleo de ferro é um componente muito importante. Para a seleção dos materiais do núcleo de ferro, é necessário considerar cuidadosamente se a condutividade magnética atende às necessidades de funcionamento do motor de ímã permanente. Geralmente, o aço elétrico é selecionado como material do núcleo para motores de ímã permanente, e o principal motivo é que o aço elétrico possui boa condutividade magnética.

A seleção dos materiais do núcleo do motor tem um impacto muito importante no desempenho geral e no controle de custos dos motores de ímã permanente. Durante a fabricação, montagem e operação formal dos motores de ímã permanente, certas tensões se formam no núcleo. No entanto, a existência de tensões afeta diretamente a condutividade magnética da chapa de aço elétrico, causando uma redução na condutividade magnética em graus variados, o que reduz o desempenho do motor de ímã permanente e aumenta as perdas do motor.

No projeto e na fabricação de motores de ímã permanente, os requisitos para a seleção e utilização de materiais estão se tornando cada vez mais rigorosos, chegando até mesmo aos padrões e níveis máximos de desempenho. Como material principal dos motores de ímã permanente, o aço elétrico deve atender a requisitos de precisão altíssimos em tecnologias de aplicação relevantes e a cálculos precisos de perdas de ferro para atender às necessidades reais.

O método tradicional de projeto de motores utilizado para calcular as características eletromagnéticas do aço elétrico é obviamente impreciso, pois esses métodos convencionais são aplicados principalmente a condições convencionais, e os resultados dos cálculos apresentarão grandes desvios. Portanto, um novo método de cálculo é necessário para calcular com precisão a condutividade magnética e as perdas de ferro do aço elétrico sob condições de campo de tensão, de modo que o nível de aplicação dos materiais com núcleo de ferro seja maior e os indicadores de desempenho, como a eficiência dos motores de ímã permanente, atinjam um nível mais alto.

Zheng Yong e outros pesquisadores concentraram-se no impacto da tensão no núcleo no desempenho de motores de ímã permanente e combinaram análises experimentais para explorar os mecanismos relevantes das propriedades magnéticas de tensão e do desempenho da perda de ferro sob tensão dos materiais do núcleo de motores de ímã permanente. A tensão no núcleo de ferro de um motor de ímã permanente sob condições operacionais é influenciada por diversas fontes de tensão, e cada fonte de tensão apresenta muitas propriedades completamente diferentes.

Do ponto de vista da forma de tensão do núcleo do estator de motores de ímã permanente, as fontes de sua formação incluem punção, rebitagem, laminação, montagem de interferência da carcaça, etc. O efeito de tensão causado pela montagem de interferência da carcaça tem a maior e mais significativa área de impacto. Para o rotor de um motor de ímã permanente, as principais fontes de tensão que ele suporta incluem tensão térmica, força centrífuga, força eletromagnética, etc. Comparado aos motores comuns, a velocidade normal de um motor de ímã permanente é relativamente alta, e uma estrutura de isolamento magnético também é instalada no núcleo do rotor.

Portanto, a tensão centrífuga é a principal fonte de tensão. A tensão no núcleo do estator gerada pelo conjunto de interferência da carcaça do motor de ímã permanente existe principalmente na forma de tensão compressiva, e seu ponto de ação concentra-se na junta do núcleo do estator do motor, com a direção da tensão manifestada como tangencial circunferencial. A propriedade de tensão formada pela força centrífuga do rotor do motor de ímã permanente é a tensão de tração, que atua quase completamente no núcleo de ferro do rotor. A tensão centrífuga máxima atua na interseção da ponte de isolamento magnético do rotor do motor de ímã permanente com a nervura de reforço, facilitando a degradação do desempenho nessa área.

O efeito do estresse do núcleo de ferro no campo magnético de motores de ímã permanente

Analisando as variações na densidade magnética de peças-chave de motores de ímãs permanentes, constatou-se que, sob a influência da saturação, não houve alteração significativa na densidade magnética nas nervuras de reforço e nas pontes de isolamento magnético do rotor do motor. A densidade magnética do estator e do circuito magnético principal do motor varia significativamente. Isso também pode explicar melhor o efeito da tensão no núcleo na distribuição da densidade magnética e na condutividade magnética do motor durante a operação do motor de ímãs permanentes.

O efeito do estresse na perda do núcleo

Devido ao estresse, a tensão de compressão no garfo do estator do motor de ímã permanente será relativamente concentrada, resultando em perda significativa e degradação do desempenho. Há um problema significativo de perda de ferro no garfo do estator do motor de ímã permanente, especialmente na junção dos dentes do estator e do garfo, onde a perda de ferro aumenta mais devido ao estresse. Pesquisas descobriram, por meio de cálculos, que a perda de ferro dos motores de ímã permanente aumentou de 40% a 50% devido à influência da tensão de tração, o que ainda é bastante surpreendente, levando a um aumento significativo na perda total dos motores de ímã permanente. Por meio da análise, também pode ser descoberto que a perda de ferro do motor é a principal forma de perda causada pela influência da tensão de compressão na formação do núcleo de ferro do estator. Para o rotor do motor, quando o núcleo de ferro está sob tensão de tração centrífuga durante a operação, não só não aumentará a perda de ferro, mas também terá um certo efeito de melhoria.

O efeito do estresse na indutância e no torque

O desempenho da indução magnética do núcleo de ferro do motor se deteriora sob as condições de estresse do núcleo de ferro, e a indutância do eixo diminui até certo ponto. Especificamente, analisando o circuito magnético de um motor de ímã permanente, o circuito magnético do eixo inclui principalmente três partes: entreferro, ímã permanente e núcleo de ferro do rotor do estator. Entre elas, o ímã permanente é a parte mais importante. Por esse motivo, quando o desempenho da indução magnética do núcleo de ferro do motor de ímã permanente muda, isso não causa alterações significativas na indutância do eixo.

A parte do circuito magnético do eixo, composta pelo entreferro e pelo núcleo do rotor do estator de um motor de ímã permanente, é muito menor que a resistência magnética do ímã permanente. Levando em consideração a influência da tensão no núcleo, o desempenho da indução magnética se deteriora e a indutância do eixo diminui significativamente. Analise o impacto das propriedades magnéticas de tensão no núcleo de ferro de um motor de ímã permanente. À medida que o desempenho da indução magnética do núcleo do motor diminui, a ligação magnética do motor diminui e o torque eletromagnético do motor de ímã permanente também diminui.