L'effetto dello stress del nucleo di ferro sulle prestazioni dei motori a magneti permanenti

L'effetto dello stress del nucleo di ferro sulle prestazioni diMotori a magneti permanenti

Il rapido sviluppo dell’economia ha ulteriormente promosso la tendenza alla professionalizzazione del settore dei motori a magneti permanenti, proponendo requisiti più elevati in termini di prestazioni relative ai motori, standard tecnici e stabilità operativa del prodotto.Affinché i motori a magneti permanenti possano svilupparsi in un campo di applicazione più ampio, è necessario rafforzare le prestazioni rilevanti sotto tutti gli aspetti, in modo che gli indicatori complessivi di qualità e prestazione del motore possano raggiungere un livello più elevato.

Per i motori a magneti permanenti, il nucleo di ferro è un componente molto importante all'interno del motore.Per la selezione dei materiali del nucleo di ferro, è necessario valutare attentamente se la conduttività magnetica può soddisfare le esigenze di funzionamento del motore a magnete permanente.In generale, l'acciaio elettrico viene selezionato come materiale centrale per i motori a magneti permanenti e il motivo principale è che l'acciaio elettrico ha una buona conduttività magnetica.

La selezione dei materiali del nucleo del motore ha un impatto molto importante sulle prestazioni complessive e sul controllo dei costi dei motori a magneti permanenti.Durante la produzione, l'assemblaggio e il funzionamento formale dei motori a magneti permanenti, sul nucleo si formeranno alcune sollecitazioni.Tuttavia, l'esistenza di stress influenzerà direttamente la conduttività magnetica della lamiera di acciaio elettrica, causando un calo della conduttività magnetica a vari livelli, quindi le prestazioni del motore a magnete permanente diminuiranno e aumenteranno la perdita del motore.

Nella progettazione e produzione di motori a magneti permanenti, i requisiti per la selezione e l'utilizzo dei materiali stanno diventando sempre più elevati, anche vicino allo standard limite e al livello di prestazione dei materiali.Essendo il materiale principale dei motori a magneti permanenti, l'acciaio elettrico deve soddisfare requisiti di precisione molto elevati nelle tecnologie applicative pertinenti e un calcolo accurato della perdita di ferro per soddisfare le esigenze effettive.

Il metodo tradizionale di progettazione del motore utilizzato per calcolare le caratteristiche elettromagnetiche dell'acciaio elettrico è ovviamente impreciso, poiché questi metodi convenzionali sono principalmente per condizioni convenzionali e i risultati del calcolo presenteranno grandi deviazioni.Pertanto, è necessario un nuovo metodo di calcolo per calcolare con precisione la conduttività magnetica e la perdita di ferro dell'acciaio elettrico in condizioni di campo di stress, in modo che il livello di applicazione dei materiali con nucleo di ferro sia più elevato e gli indicatori di prestazione come l'efficienza dei motori a magneti permanenti raggiungano un livello più alto.

Zheng Yong e altri ricercatori si sono concentrati sull'impatto dello stress del nucleo sulle prestazioni dei motori a magneti permanenti e hanno combinato analisi sperimentali per esplorare i meccanismi rilevanti delle proprietà magnetiche da stress e le prestazioni di perdita di ferro da stress dei materiali del nucleo del motore a magneti permanenti.Lo stress sul nucleo di ferro di un motore a magnete permanente in condizioni operative è influenzato da varie fonti di stress e ciascuna fonte di stress presenta molte proprietà completamente diverse.

Dal punto di vista della forma di sollecitazione del nucleo dello statore dei motori a magneti permanenti, le fonti della sua formazione includono punzonatura, rivettatura, laminazione, assemblaggio con interferenza dell'involucro, ecc. L'effetto di stress causato dall'assemblaggio con interferenza dell'involucro ha il massimo e area di impatto più significativa.Per il rotore di un motore a magnete permanente, le principali fonti di stress che sopporta includono stress termico, forza centrifuga, forza elettromagnetica, ecc. Rispetto ai motori ordinari, la velocità normale di un motore a magnete permanente è relativamente elevata e una struttura di isolamento magnetico è installato anche sul nucleo del rotore.

Pertanto, lo stress centrifugo è la principale fonte di stress.La sollecitazione del nucleo dello statore generata dal gruppo di interferenza dell'involucro del motore a magneti permanenti esiste principalmente sotto forma di sollecitazione di compressione e il suo punto di azione è concentrato nel giogo del nucleo dello statore del motore, con la direzione della sollecitazione manifestata come tangenziale circonferenziale.La proprietà di sollecitazione formata dalla forza centrifuga del rotore del motore a magnete permanente è la sollecitazione di trazione, che agisce quasi completamente sul nucleo di ferro del rotore.La massima sollecitazione centrifuga agisce sull'intersezione del ponte di isolamento magnetico del rotore del motore a magneti permanenti e sulla nervatura di rinforzo, facilitando il verificarsi di un degrado delle prestazioni in quest'area.

L'effetto dello stress del nucleo di ferro sul campo magnetico dei motori a magneti permanenti

Analizzando i cambiamenti nella densità magnetica delle parti chiave dei motori a magneti permanenti, si è scoperto che sotto l'influenza della saturazione non si è verificato alcun cambiamento significativo nella densità magnetica sulle nervature di rinforzo e sui ponti di isolamento magnetico del rotore del motore.La densità magnetica dello statore e del circuito magnetico principale del motore varia in modo significativo.Ciò può anche spiegare ulteriormente l'effetto della sollecitazione del nucleo sulla distribuzione della densità magnetica e sulla conduttività magnetica del motore durante il funzionamento del motore a magnete permanente.

L'effetto dello stress sulla perdita del nucleo

A causa dello stress, lo stress di compressione sul giogo dello statore del motore a magnete permanente sarà relativamente concentrato, con conseguenti perdite significative e degrado delle prestazioni.Esiste un significativo problema di perdita di ferro sul giogo dello statore del motore a magneti permanenti, in particolare sulla giunzione dei denti dello statore e del giogo, dove la perdita di ferro aumenta maggiormente a causa dello stress.La ricerca ha scoperto attraverso calcoli che la perdita di ferro dei motori a magneti permanenti è aumentata del 40%-50% a causa dell'influenza dello stress di trazione, il che è ancora abbastanza sorprendente, portando così ad un aumento significativo della perdita totale dei motori a magneti permanenti.Dall'analisi si può anche constatare che la perdita di ferro del motore è la principale forma di perdita causata dall'influenza dello stress di compressione sulla formazione del nucleo di ferro dello statore.Per il rotore del motore, quando il nucleo di ferro è sottoposto a sollecitazione di trazione centrifuga durante il funzionamento, non solo non aumenterà la perdita di ferro, ma avrà anche un certo effetto migliorativo.

L'effetto dello stress su induttanza e coppia

Le prestazioni di induzione magnetica del nucleo di ferro del motore si deteriorano sotto le condizioni di stress del nucleo di ferro e l'induttanza dell'albero diminuirà in una certa misura.Nello specifico, analizzando il circuito magnetico di un motore a magnete permanente, il circuito magnetico dell'albero comprende principalmente tre parti: traferro, magnete permanente e nucleo di ferro del rotore dello statore.Tra questi, il magnete permanente è la parte più importante.Per questo motivo, quando le prestazioni di induzione magnetica del nucleo di ferro del motore a magnete permanente cambiano, non possono causare cambiamenti significativi nell'induttanza dell'albero.

La parte del circuito magnetico dell'albero composta dal traferro e dal nucleo del rotore dello statore di un motore a magnete permanente è molto più piccola della resistenza magnetica del magnete permanente.Tenendo conto dell'influenza dello stress del nucleo, le prestazioni dell'induzione magnetica peggiorano e l'induttanza dell'albero diminuisce significativamente.Analizzare l'impatto delle proprietà magnetiche di stress sul nucleo di ferro di un motore a magnete permanente.Quando le prestazioni di induzione magnetica del nucleo del motore diminuiscono, il collegamento magnetico del motore diminuisce e diminuisce anche la coppia elettromagnetica del motore a magnete permanente.