Ảnh hưởng của ứng suất lõi sắt đến hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu

Sự phát triển kinh tế nhanh chóng đã thúc đẩy sự hình thành hơn nữa xu hướng chuyên môn hóa trong ngành công nghiệp động cơ nam châm vĩnh cửu và đặt ra những yêu cầu cao hơn đối với hiệu năng, tiêu chuẩn kỹ thuật và độ ổn định vận hành của sản phẩm động cơ. Để đạt được sự phát triển, hiệu năng liên quan phải được tăng cường từ mọi khía cạnh, nhằm nâng cao chất lượng và hiệu năng tổng thể của động cơ lên ​​một tầm cao hơn.

Đối với động cơ nam châm vĩnh cửu thì lõi sắt là bộ phận rất quan trọng của động cơ. Để lựa chọn vật liệu lõi sắt, cần xem xét đầy đủ liệu tính thấm từ có thể đáp ứng nhu cầu làm việc của động cơ nam châm vĩnh cửu hay không. Thông thường, động cơ nam châm vĩnh cửu chọn thép điện làm vật liệu cốt lõi. Lý do chính là thép cách điện hoạt động tốt hơn về khả năng thấm từ.

Việc lựa chọn vật liệu lõi động cơ có tác động rất quan trọng đến hiệu suất tổng thể của động cơ nam châm vĩnh cửu và việc kiểm soát chi phí của động cơ. Khi động cơ nam châm vĩnh cửu được sản xuất, lắp ráp và vận hành chính thức sẽ hình thành một ứng suất nhất định lên lõi sắt. Sự tồn tại của ứng suất sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tính thấm từ của tấm thép cách điện, dẫn đến độ thấm từ bị suy giảm ở các mức độ khác nhau, điều này sẽ làm giảm hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu và làm tăng tổn hao của động cơ.

Trong thiết kế và chế tạo động cơ nam châm vĩnh cửu, yêu cầu lựa chọn và sử dụng vật liệu ngày càng cao, thậm chí đạt đến tiêu chuẩn giới hạn và mức độ hoạt động của vật liệu. Là vật liệu cốt lõi của động cơ nam châm vĩnh cửu, thép điện, trong công nghệ ứng dụng liên quan và tính toán chính xác tổn hao sắt, v.v. phải đáp ứng yêu cầu độ chính xác rất cao mới có thể đáp ứng được nhu cầu thực tế.

Rõ ràng việc tính toán các đặc tính điện từ của thép điện bằng phương pháp thiết kế động cơ truyền thống được sử dụng trước đây là không chính xác, bởi vì các phương pháp thông thường này chủ yếu nhằm vào các điều kiện thông thường và kết quả tính toán sẽ có độ lệch lớn. Vì vậy, cần có một phương pháp tính toán mới để tính toán chính xác độ thấm từ và tổn thất sắt của thép điện trong điều kiện trường ứng suất, từ đó mức độ ứng dụng của vật liệu lõi sẽ cao hơn, đồng thời hiệu suất và các chỉ số hoạt động khác của động cơ nam châm vĩnh cửu sẽ đạt tới. một mức độ cao hơn.

Các nhà nghiên cứu đã tập trung vào ảnh hưởng của ứng suất lõi lên hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu , kết hợp với phân tích thực nghiệm, và thảo luận về các cơ chế liên quan đến tính chất từ ​​tính và tính chất tổn hao sắt do ứng suất của vật liệu lõi động cơ nam châm vĩnh cửu. Có nhiều nguồn ứng suất ảnh hưởng đến ứng suất của lõi sắt trong điều kiện hoạt động của động cơ nam châm vĩnh cửu, và các nguồn ứng suất khác nhau thể hiện nhiều tính chất hoàn toàn khác nhau.

Từ góc độ dạng ứng suất của lõi stato của động cơ nam châm vĩnh cửu, các nguồn hình thành của nó bao gồm đục lỗ, tán đinh, cán màng và lắp ráp nhiễu của vỏ, v.v., và vùng ảnh hưởng lớn nhất và quan trọng nhất là hiệu ứng ứng suất gây ra bởi sự can thiệp của vỏ. Đối với rôto động cơ nam châm vĩnh cửu, các nguồn ứng suất mà nó chịu chủ yếu bao gồm ứng suất nhiệt, lực ly tâm, lực điện từ, v.v. So với động cơ thông thường, động cơ nam châm vĩnh cửu có tốc độ tương đối cao trong điều kiện bình thường, đồng thời, nó là cần thiết để thiết lập cấu trúc cách ly từ tính ở lõi rôto.

Vì vậy, ứng suất ly tâm là nguồn gây ứng suất quan trọng nhất. Ứng suất lõi stato do cụm nhiễu của vỏ động cơ nam châm vĩnh cửu gây ra chủ yếu tồn tại dưới dạng ứng suất nén và điểm tác dụng của nó tập trung vào ách của lõi stato của động cơ và hướng ứng suất tiếp tuyến với chu vi . Bản chất ứng suất do lực ly tâm của rôto động cơ nam châm vĩnh cửu sinh ra là ứng suất kéo gần như tác dụng hoàn toàn lên lõi sắt của rôto, ứng suất ly tâm cực đại của nó tác dụng lên nơi có cầu cách ly từ của động cơ nam châm vĩnh cửu. rôto gặp sườn gia cố, khiến bộ phận này dễ bị suy giảm hiệu suất.

Ảnh hưởng của ứng suất lõi sắt đến từ trường của động cơ nam châm vĩnh cửu

Bài viết này phân tích sự thay đổi mật độ từ trường trong các bộ phận quan trọng của động cơ nam châm vĩnh cửu . Dưới ảnh hưởng của hiện tượng bão hòa, mật độ từ trường của các gân rôto động cơ và các cầu cách ly từ không thay đổi nhiều. Ngược lại, mật độ từ trường của stato động cơ và mạch từ chính lại thay đổi rất đáng kể. Điều này cũng có thể giải thích thêm ảnh hưởng của ứng suất lõi lên sự phân bố mật độ từ trường và độ thẩm thấu từ của động cơ nam châm vĩnh cửu trong quá trình hoạt động.

Ảnh hưởng của căng thẳng đến mất lõi

Do ứng suất, ứng suất nén lên ách của stato của động cơ nam châm vĩnh cửu sẽ tương đối tập trung, tổn hao bộ phận này lớn và hiệu suất sẽ giảm đi đáng kể. Sự mất mát bị ảnh hưởng bởi sự căng thẳng tăng lên nhiều nhất. Qua tính toán cho thấy tổn thất sắt của động cơ nam châm vĩnh cửu tăng 40%-50% do ảnh hưởng của ứng suất kéo. Mức tăng này khá đáng kinh ngạc nên cũng gây ra sự gia tăng đáng kể tổng tổn thất của động cơ nam châm vĩnh cửu. Qua phân tích cũng có thể nhận thấy tổn hao sắt của động cơ là dạng tổn hao chủ yếu của lõi stato do ảnh hưởng của ứng suất nén. Đối với rôto động cơ, lõi sắt ở trạng thái ứng suất kéo ly tâm ở trạng thái chạy, điều này không những không làm tăng tổn thất lõi sắt mà còn có tác dụng cải thiện nhất định.

Ảnh hưởng của ứng suất lên điện cảm và mô-men xoắn

Hiệu suất cảm ứng từ của lõi động cơ bị suy giảm trong điều kiện ứng suất của lõi và độ tự cảm của trục của nó sẽ giảm ở một mức độ nhất định. Cụ thể là phân tích mạch từ của động cơ nam châm vĩnh cửu. Mạch từ trục chủ yếu bao gồm ba phần: khe hở không khí, nam châm vĩnh cửu và lõi stato và rôto. Trong số đó, nam châm vĩnh cửu là bộ phận quan trọng nhất. Vì lý do này, khi hiệu suất cảm ứng từ của lõi động cơ nam châm vĩnh cửu thay đổi, nó không thể gây ra sự thay đổi lớn về độ tự cảm của trục.

Phần mạch từ trục bao gồm khe hở không khí của động cơ nam châm vĩnh cửu và lõi stato, rôto có điện trở nhỏ hơn nhiều so với điện trở từ của nam châm vĩnh cửu. Ảnh hưởng của ứng suất lõi được xem xét đầy đủ, và khi hiệu suất cảm ứng từ suy giảm, điện cảm trục sẽ giảm đáng kể. Ảnh hưởng của ứng suất đến tính chất từ ​​của lõi động cơ nam châm vĩnh cửu được phân tích. Khi hiệu suất cảm ứng từ của lõi động cơ giảm, liên kết từ thông của động cơ giảm, và mômen điện từ của động cơ nam châm vĩnh cửu cũng sẽ giảm.