O efeito da tensão no núcleo de ferro sobre o desempenho deMotores de ímã permanente
O rápido desenvolvimento da economia impulsionou ainda mais a profissionalização da indústria de motores de ímã permanente, elevando os requisitos de desempenho, padrões técnicos e estabilidade operacional dos produtos. Para que os motores de ímã permanente se expandam para um campo de aplicação mais amplo, é necessário aprimorar o desempenho em todos os aspectos, de modo que os indicadores gerais de qualidade e desempenho do motor atinjam um nível superior.
Para motores de ímã permanente, o núcleo de ferro é um componente muito importante. Na seleção do material para o núcleo de ferro, é fundamental considerar se a condutividade magnética atende às necessidades de funcionamento do motor. Geralmente, o aço elétrico é escolhido como material para o núcleo de motores de ímã permanente, principalmente por apresentar 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 dos motores de ímã permanente, certas tensões se formam no núcleo. A presença dessas tensões afeta diretamente a condutividade magnética da chapa de aço elétrico, causando uma redução na condutividade magnética em diferentes graus, o que resulta na queda do desempenho do motor de ímã permanente e no aumento das perdas.
No projeto e fabricação de motores de ímã permanente, os requisitos para a seleção e utilização de materiais estão se tornando cada vez mais rigorosos, aproximando-se dos padrões e níveis de desempenho limite dos materiais. Como material principal dos motores de ímã permanente, o aço elétrico deve atender a requisitos de altíssima precisão nas tecnologias de aplicação relevantes e no cálculo exato das perdas no ferro para atender às necessidades reais.
O método tradicional de projeto de motores usado para calcular as características eletromagnéticas do aço elétrico é obviamente impreciso, pois esses métodos convencionais são voltados principalmente para condições normais, e os resultados dos cálculos apresentam grande desvio. Portanto, é necessário um novo método de cálculo para calcular com precisão a condutividade magnética e as perdas no núcleo de aço elétrico sob condições de campo de tensão, de modo que o nível de aplicação dos materiais do núcleo de ferro seja maior e os indicadores de desempenho, como a eficiência dos motores de ímã permanente, atinjam um nível mais elevado.
Zheng Yong e outros pesquisadores concentraram-se no impacto da tensão no núcleo sobre o desempenho de motores de ímã permanente e combinaram análises experimentais para explorar os mecanismos relevantes das propriedades magnéticas sob tensão e do desempenho de perdas no núcleo de materiais de motores de ímã permanente sob tensão. A tensão no núcleo de ferro de um motor de ímã permanente em condições de operação é influenciada por diversas fontes de tensão, e cada fonte de tensão apresenta propriedades completamente diferentes.
Do ponto de vista da forma de tensão no núcleo do estator de motores de ímã permanente, as fontes de sua formação incluem estampagem, rebitagem, laminação, montagem por interferência da carcaça, etc. O efeito de tensão causado pela montagem por interferência da carcaça tem a área de impacto maior e mais significativa. 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 pela interferência na montagem da carcaça do motor de ímã permanente, manifesta-se principalmente como tensão de compressão, concentrando-se na culatra do núcleo do estator do motor, com a direção da tensão sendo circunferencial-tangencial. A tensão gerada pela força centrífuga no rotor do motor de ímã permanente é de tração, atuando quase que 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 ocorrência de degradação do desempenho nessa área.
Efeito da tensão no núcleo de ferro sobre o campo magnético de motores de ímã permanente
Ao analisar as alterações na densidade magnética de componentes-chave de motores de ímã permanente, 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 consideravelmente. Isso também pode explicar o efeito da tensão no núcleo sobre a distribuição da densidade magnética e a condutividade magnética do motor durante sua operação.
O Efeito do Estresse na Perda de Peso Corporal
Devido à tensão, a tensão compressiva na carcaça do estator do motor de ímã permanente se concentra de forma relativamente intensa, resultando em perdas significativas e degradação do desempenho. Há um problema considerável de perdas no ferro na carcaça do estator do motor de ímã permanente, especialmente na junção entre os dentes do estator e a carcaça, onde as perdas no ferro aumentam significativamente devido à tensão. Pesquisas e cálculos demonstraram que as perdas no ferro dos motores de ímã permanente aumentam de 40% a 50% devido à influência da tensão de tração, um valor bastante expressivo, que leva a um aumento considerável nas perdas totais desses motores. A análise também revelou que as perdas no ferro do motor são a principal forma de perda causada pela influência da tensão compressiva na formação do núcleo de ferro do estator. No caso do rotor do motor, quando o núcleo de ferro está sob tensão de tração centrífuga durante a operação, não apenas as perdas no ferro não aumentam, como também há um efeito de melhoria.
Efeito da tensão na indutância e no torque
O desempenho de indução magnética do núcleo de ferro do motor deteriora-se sob condições de tensão, e sua indutância no eixo diminui em certa medida. Especificamente, analisando o circuito magnético de um motor de ímã permanente, o circuito magnético do eixo é composto principalmente por três partes: entreferro, ímã permanente e núcleo de ferro do rotor do estator. Dentre elas, o ímã permanente é a parte mais importante. Por essa razão, quando o desempenho de indução magnética do núcleo de ferro do motor de ímã permanente se altera, isso não causa mudanças 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. Considerando a influência da tensão no núcleo, o desempenho da indução magnética se deteriora e a indutância do eixo diminui significativamente. Analise o impacto da tensão nas propriedades magnéticas do 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 também diminui, e o torque eletromagnético do motor de ímã permanente também diminui.
Data da publicação: 07/08/2023
