Geležinės šerdies įtempimo poveikis nuolatinių magnetų variklių veikimui

Geležies pagrindo streso įtaka našumuiNuolatiniai magnetiniai varikliai

Spartus ekonomikos vystymasis dar labiau paskatino nuolatinių magnetų variklių pramonės profesionalizacijos tendenciją, iškeldama aukštesnius reikalavimus varikliams, techniniams standartams ir gaminio veikimo stabilumui. Norint, kad nuolatinio magneto varikliai galėtų vystytis platesnėje taikymo srityje, būtina sustiprinti atitinkamą veikimą visais aspektais, kad bendras variklio kokybės ir veikimo rodiklis būtų aukštesnis.

Nuolatinių magnetų varikliams geležinė šerdis yra labai svarbus variklio komponentas. Renkantis geležies šerdies medžiagas, būtina visapusiškai apsvarstyti, ar magnetinis laidumas gali patenkinti nuolatinio magneto variklio darbo poreikius. Paprastai elektrinis plienas yra pasirinktas kaip pagrindinė nuolatinių magnetų variklių medžiaga, o pagrindinė priežastis yra ta, kad elektrinis plienas turi gerą magnetinį laidumą.

Variklio šerdies medžiagų pasirinkimas turi labai didelę įtaką bendram nuolatinių magnetų variklių veikimui ir sąnaudų kontrolei. Gaminant, montuojant ir oficialiai eksploatuojant nuolatinio magneto variklius, šerdyje susidarys tam tikri įtempimai. Tačiau įtempių buvimas tiesiogiai paveiks elektrinio plieno lakšto magnetinį laidumą, todėl magnetinis laidumas sumažės įvairiais laipsniais, todėl nuolatinio magneto variklio našumas sumažės ir padidins variklio nuostolius.

Projektuojant ir gaminant nuolatinio magneto variklius, medžiagų parinkimo ir panaudojimo reikalavimai tampa vis aukštesni, net arti ribinio standarto ir medžiagų eksploatacinių savybių lygio. Elektros plienas, kaip pagrindinė nuolatinių magnetų variklių medžiaga, turi atitikti labai aukštus tikslumo reikalavimus atitinkamose taikymo technologijose ir tiksliai apskaičiuoti geležies nuostolius, kad būtų patenkinti faktiniai poreikiai.

Tradicinis variklio projektavimo metodas, naudojamas elektros plieno elektromagnetinėms charakteristikoms apskaičiuoti, yra akivaizdžiai netikslus, nes šie įprasti metodai daugiausia skirti įprastoms sąlygoms, o skaičiavimo rezultatai turės didelį nuokrypį. Todėl reikalingas naujas skaičiavimo metodas, kad būtų galima tiksliai apskaičiuoti elektrinio plieno magnetinį laidumą ir geležies nuostolius įtempių lauko sąlygomis, kad geležies šerdies medžiagų panaudojimo lygis būtų didesnis, o eksploataciniai rodikliai, tokie kaip nuolatinių magnetų variklių efektyvumas, aukštesnis lygis.

Zheng Yong ir kiti mokslininkai daugiausia dėmesio skyrė šerdies įtempių poveikiui nuolatinių magnetų variklių veikimui ir sujungė eksperimentinę analizę, siekdami ištirti atitinkamus nuolatinio magneto variklių šerdies medžiagų įtempių magnetinių savybių ir įtempių geležies nuostolių mechanizmus. Nuolatinio magneto variklio geležinės šerdies įtempimą eksploatacinėmis sąlygomis įtakoja įvairūs įtampos šaltiniai, o kiekvienas įtempio šaltinis pasižymi daugybe visiškai skirtingų savybių.

Vertinant nuolatinio magneto variklių statoriaus šerdies įtempių formą, jos formavimo šaltiniai yra štampavimas, kniedijimas, laminavimas, korpuso trukdžių surinkimas ir kt. Įtempių efektas, atsirandantis dėl trukdžių korpuso surinkimo, turi didžiausią ir reikšmingiausia poveikio zona. Pagrindiniai nuolatinio magneto variklio rotoriaus įtempių šaltiniai yra šiluminis įtempis, išcentrinė jėga, elektromagnetinė jėga ir kt. Palyginti su įprastais varikliais, nuolatinio magneto variklio įprastas greitis yra gana didelis, o magnetinės izoliacijos struktūra. taip pat sumontuotas rotoriaus šerdyje.

Todėl išcentrinis įtempis yra pagrindinis streso šaltinis. Statoriaus šerdies įtempis, kurį sukuria nuolatinio magneto variklio korpuso trukdžių mazgas, daugiausia yra gniuždymo įtempio forma, o jo veikimo taškas yra sutelktas variklio statoriaus šerdies jungoje, o įtempių kryptis pasireiškia kaip apskritimo tangentinė. Įtempių savybė, kurią sukuria nuolatinio magneto variklio rotoriaus išcentrinė jėga, yra tempimo įtempis, kuris beveik visiškai veikia geležinę rotoriaus šerdį. Didžiausias išcentrinis įtempis veikia nuolatinio magneto variklio rotoriaus magnetinės izoliacijos tiltelio ir sutvirtinančios briaunos sankirtą, todėl šioje srityje gali lengvai pablogėti veikimas.

Geležinės šerdies įtempimo poveikis nuolatinių magnetų variklių magnetiniam laukui

Analizuojant nuolatinių magnetų variklių pagrindinių dalių magnetinio tankio pokyčius, nustatyta, kad veikiant soties įtakai, variklio rotoriaus armatūros briaunose ir magnetinės izoliacijos tilteliuose reikšmingo magnetinio tankio pokyčio nebuvo. Variklio statoriaus ir pagrindinės magnetinės grandinės magnetinis tankis labai skiriasi. Tai taip pat gali dar labiau paaiškinti šerdies įtempių poveikį variklio magnetinio tankio pasiskirstymui ir magnetiniam laidumui veikiant nuolatinio magneto varikliui.

Streso poveikis šerdies praradimui

Dėl įtempių nuolatinio magneto variklio statoriaus jungo gniuždymo įtempis bus santykinai koncentruotas, dėl to labai sumažės ir pablogės veikimas. Didelė geležies praradimo problema yra nuolatinio magneto variklio statoriaus jungoje, ypač statoriaus dantų ir jungo sandūroje, kur dėl streso geležies nuostoliai išauga labiausiai. Skaičiuojant buvo nustatyta, kad nuolatinių magnetų variklių geležies nuostoliai padidėjo 40–50 % dėl tempimo įtempių įtakos, o tai vis dar yra gana stulbinanti, todėl ženkliai padidėjo bendras nuolatinių magnetų variklių nuostolis. Analizuojant taip pat galima nustatyti, kad variklio geležies nuostoliai yra pagrindinė nuostolių forma, kurią sukelia gniuždymo įtempio įtaka statoriaus geležinės šerdies susidarymui. Variklio rotoriaus atveju, kai geležies šerdis darbo metu patiria išcentrinį tempimo įtempį, jis ne tik nepadidins geležies nuostolių, bet ir turės tam tikrą pagerinimo efektą.

Streso poveikis induktyvumui ir sukimo momentui

Variklio geležinės šerdies magnetinės indukcijos charakteristikos pablogėja geležinės šerdies įtempimo sąlygomis, o jo veleno induktyvumas tam tikru mastu sumažės. Konkrečiai, analizuojant nuolatinio magneto variklio magnetinę grandinę, veleno magnetinę grandinę daugiausia sudaro trys dalys: oro tarpas, nuolatinis magnetas ir statoriaus rotoriaus geležinė šerdis. Tarp jų nuolatinis magnetas yra svarbiausia dalis. Dėl šios priežasties, kai keičiasi nuolatinio magneto variklio geležinės šerdies magnetinės indukcijos charakteristikos, tai negali sukelti reikšmingų veleno induktyvumo pokyčių.

Veleno magnetinės grandinės dalis, sudaryta iš nuolatinio magneto variklio oro tarpo ir statoriaus rotoriaus šerdies, yra daug mažesnė nei nuolatinio magneto magnetinė varža. Atsižvelgiant į šerdies įtempių įtaką, pablogėja magnetinės indukcijos charakteristikos ir žymiai sumažėja veleno induktyvumas. Išanalizuoti įtempių magnetinių savybių įtaką nuolatinio magneto variklio geležinei šerdims. Mažėjant variklio šerdies magnetinės indukcijos našumui, mažėja variklio magnetinė jungtis, o nuolatinio magneto variklio elektromagnetinis sukimo momentas taip pat mažėja.