Het effect van de spanning in de ijzeren kern op de prestaties vanPermanentmagneetmotoren
De snelle economische ontwikkeling heeft de professionaliseringstrend in de permanentmagneetmotorindustrie verder bevorderd, waardoor er hogere eisen worden gesteld aan de prestaties, technische normen en bedrijfsstabiliteit van motoren. Om permanentmagneetmotoren in een breder toepassingsgebied te ontwikkelen, is het noodzakelijk de prestaties op alle vlakken te verbeteren, zodat de algehele kwaliteit en prestatie-indicatoren van de motor een hoger niveau bereiken.
Voor permanentmagneetmotoren is de ijzeren kern een zeer belangrijk onderdeel. Bij de keuze van het materiaal voor de ijzeren kern is het essentieel om te overwegen of de magnetische geleidbaarheid voldoet aan de eisen van de permanentmagneetmotor. Over het algemeen wordt elektrisch staal gekozen als kernmateriaal voor permanentmagneetmotoren, voornamelijk vanwege de goede magnetische geleidbaarheid.
De materiaalkeuze voor de motorkern heeft een zeer belangrijke invloed op de algehele prestaties en kostenbeheersing van permanentmagneetmotoren. Tijdens de fabricage, assemblage en het gebruik van permanentmagneetmotoren ontstaan er spanningen in de kern. Deze spanningen beïnvloeden echter direct de magnetische geleidbaarheid van de elektrolytische staalplaat, waardoor de magnetische geleidbaarheid in verschillende mate afneemt. Dit leidt tot een verminderde prestatie van de permanentmagneetmotor en een verhoogd motorverlies.
Bij het ontwerpen en produceren van permanentmagneetmotoren worden de eisen aan de materiaalkeuze en het gebruik ervan steeds hoger, soms zelfs tot aan de uiterste normen en prestatie-eisen. Elektrotechnisch staal, het kernmateriaal van permanentmagneetmotoren, moet voldoen aan zeer hoge nauwkeurigheidseisen in de relevante toepassingstechnologieën en aan een nauwkeurige berekening van het ijzerverlies om aan de daadwerkelijke behoeften te voldoen.
De traditionele methode voor het ontwerpen van motoren om de elektromagnetische eigenschappen van elektrisch staal te berekenen, is duidelijk onnauwkeurig. Deze conventionele methoden zijn namelijk voornamelijk gebaseerd op standaardomstandigheden, waardoor de berekeningsresultaten sterk kunnen afwijken. Daarom is een nieuwe berekeningsmethode nodig om de magnetische geleidbaarheid en het ijzerverlies van elektrisch staal onder spanningsveldcondities nauwkeurig te berekenen. Dit verhoogt het toepassingsniveau van ijzerkernmaterialen en zorgt voor betere prestatie-indicatoren zoals het rendement van permanentmagneetmotoren.
Zheng Yong en andere onderzoekers richtten zich op de invloed van kernspanning op de prestaties van permanentmagneetmotoren. Ze combineerden experimentele analyses om de relevante mechanismen van de magnetische eigenschappen onder spanning en het ijzerverlies onder spanning in de kernmaterialen van permanentmagneetmotoren te onderzoeken. De spanning op de ijzeren kern van een permanentmagneetmotor onder bedrijfsomstandigheden wordt beïnvloed door verschillende spanningsbronnen, en elke spanningsbron vertoont vele volledig verschillende eigenschappen.
Vanuit het perspectief van de spanningsverdeling in de statorkern van permanentmagneetmotoren, zijn de oorzaken hiervan onder andere ponsen, klinken, lamineren en het persen van de behuizing. De spanning die ontstaat door het persen van de behuizing heeft de grootste en meest significante impact. Voor de rotor van een permanentmagneetmotor zijn de belangrijkste spanningsbronnen onder andere thermische spanning, centrifugale kracht en elektromagnetische kracht. Vergeleken met gewone motoren is het normale toerental van een permanentmagneetmotor relatief hoog en is er bovendien een magnetische isolatiestructuur in de rotorkern aangebracht.
Centrifugale spanning is daarom de belangrijkste bron van spanning. De spanning in de statorkern, gegenereerd door de interferentiemontage van de behuizing van de permanentmagneetmotor, bestaat voornamelijk uit drukspanning. Het aangrijpingspunt hiervan is geconcentreerd in het juk van de statorkern, waarbij de spanningsrichting tangentieel is in de omtrekrichting. De spanning die ontstaat door de centrifugale kracht in de rotor van de permanentmagneetmotor is trekspanning, die vrijwel volledig inwerkt op de ijzeren kern van de rotor. De maximale centrifugale spanning werkt in op het snijpunt van de magnetische isolatiebrug van de permanentmagneetmotorrotor en de verstevigingsrib, waardoor prestatievermindering in dit gebied gemakkelijk kan optreden.
Het effect van spanning in de ijzerkern op het magnetische veld van permanentmagneetmotoren
Bij het analyseren van de veranderingen in de magnetische dichtheid van belangrijke onderdelen van permanentmagneetmotoren werd vastgesteld dat onder invloed van verzadiging geen significante verandering in de magnetische dichtheid optrad bij de verstevigingsribben en magnetische isolatiebruggen van de rotor. De magnetische dichtheid van de stator en het hoofdmagnetische circuit van de motor varieerde daarentegen aanzienlijk. Dit kan tevens het effect van de kernspanning op de verdeling van de magnetische dichtheid en de magnetische geleidbaarheid van de motor tijdens de werking van de permanentmagneetmotor verklaren.
Het effect van spanning op kernverlies
Door de spanning zal de drukspanning in het juk van de stator van de permanentmagneetmotor relatief geconcentreerd zijn, wat resulteert in aanzienlijk verlies en prestatievermindering. Er is een significant probleem met ijzerverlies in het juk van de permanentmagneetmotorstator, met name op de verbinding tussen de statortanden en het juk, waar het ijzerverlies door de spanning het grootst is. Onderzoek heeft door middel van berekeningen aangetoond dat het ijzerverlies van permanentmagneetmotoren met 40% tot 50% toeneemt als gevolg van de invloed van trekspanning, wat opmerkelijk is en leidt tot een aanzienlijke toename van het totale verlies van permanentmagneetmotoren. Uit analyse blijkt tevens dat het ijzerverlies van de motor de belangrijkste vorm van verlies is die wordt veroorzaakt door de invloed van drukspanning op de vorming van de ijzerkern van de stator. Voor de rotor van de motor geldt dat wanneer de ijzerkern tijdens bedrijf onder centrifugale trekspanning staat, dit niet alleen het ijzerverlies niet verhoogt, maar zelfs een positief effect heeft.
Het effect van spanning op inductantie en koppel
Onder invloed van de spanning in de ijzerkern van een motor verslechtert het magnetisch inductievermogen, waardoor de asinductantie tot op zekere hoogte afneemt. Bij een analyse van het magnetische circuit van een permanentmagneetmotor bestaat het asmagnetisch circuit hoofdzakelijk uit drie onderdelen: de luchtspleet, de permanentmagneet en de stator/rotor-ijzerkern. De permanentmagneet is hierbij het belangrijkste onderdeel. Om deze reden kan een verandering in het magnetisch inductievermogen van de ijzerkern van een permanentmagneetmotor geen significante veranderingen in de asinductantie veroorzaken.
Het magnetische circuit van de as, bestaande uit de luchtspleet en de stator-rotorkern van een permanentmagneetmotor, is veel kleiner dan de magnetische weerstand van de permanentmagneet. Rekening houdend met de invloed van kernspanning, verslechtert het magnetische inductievermogen en neemt de asinductantie aanzienlijk af. Analyseer de impact van spanning op de magnetische eigenschappen van de ijzeren kern van een permanentmagneetmotor. Naarmate het magnetische inductievermogen van de motorkern afneemt, neemt ook de magnetische koppeling van de motor af, en daarmee het elektromagnetische koppel van de permanentmagneetmotor.
Geplaatst op: 7 augustus 2023
