تاثیر تنش هسته آهنی بر عملکرد موتور آهنربای دائمی

هسته فولادی سیلیکونی غیر جهت دار فولاد GNEE

برای موتور آهنربای دائم، هسته آهنی بخش بسیار مهمی از موتور است، برای انتخاب مواد هسته آهنی، لازم است به طور کامل در نظر گرفته شود که آیا نفوذپذیری می تواند نیازهای موتور آهنربای دائم را برآورده کند یا خیر. در شرایط عادی، موتورهای آهنربای دائمی انتخاب می شوندفولاد برقبه عنوان یک ماده هسته آهن، دلیل اصلی این است که فولاد الکتریکی از نظر نفوذپذیری مغناطیسی عملکرد بهتری دارد. انتخاب مواد هسته آهن موتور تأثیر بسیار مهمی بر عملکرد کلی موتور آهنربای دائم و کنترل هزینه موتور دارد. هنگامی که موتور آهنربای دائمی تولید، مونتاژ و به طور رسمی کار می کند، تنش خاصی بر روی هسته آهنی ایجاد می شود. وجود تنش مستقیماً بر نفوذپذیری ورق فولادی الکتریکی تأثیر می گذارد و در نتیجه با درجات مختلف کاهش نفوذپذیری مغناطیسی، عملکرد موتور آهنربای دائم کاهش می یابد و تلفات موتور را افزایش می دهد.

در طراحی و ساخت موتورهای آهنربای دائم، انتخاب و استفاده از مواد بیشتر و بیشتر و حتی نزدیک به استانداردهای حد و سطوح عملکرد مواد است. به عنوان ماده هسته آهنی موتورهای آهنربای دائم، فولاد الکتریکی باید الزامات دقت بسیار بالایی را در فناوری های کاربردی مرتبط و محاسبه دقیق مصرف آهن برآورده کند تا نیازهای واقعی را برآورده کند.

روش طراحی موتور سنتی مورد استفاده برای محاسبه مشخصات الکترومغناطیسی فولاد الکتریکی بدیهی است که دقیق نیست، زیرا این روش‌های مرسوم عمدتاً برای شرایط معمولی هستند، نتایج محاسبات دارای انحراف زیادی خواهد بود. بنابراین، برای محاسبه دقیق نفوذپذیری مغناطیسی و تلفات آهن فولاد الکتریکی تحت شرایط میدان تنش، به یک روش محاسباتی جدید نیاز است تا سطح کاربرد مواد هسته آهنی بالاتر باشد و شاخص‌های عملکردی مانند بازده آهنربای دائمی موتور می تواند به سطح بالاتری برسد.

از نظر شکل تنش هسته استاتور موتور مغناطیس دائمی، منابع تشکیل آن شامل پانچ، پرچ، لمینیت، مجموعه تداخل پوششی و غیره است و مهمترین ناحیه ضربه، تنش ناشی از مجموعه تداخل پوششی است. برای روتور موتور آهنربای دائم، منابع تنش آن عمدتاً شامل تنش حرارتی، نیروی گریز از مرکز، نیروی الکترومغناطیسی و غیره است. در مقایسه با موتورهای معمولی، سرعت نرمال موتور آهنربای دائم نسبتاً بالا و در عین حال ساختار عایق مغناطیسی است. باید در هسته روتور تنظیم شود. بنابراین تنش گریز از مرکز مهمترین منبع تنش است. تنش هسته استاتور ناشی از مونتاژ تداخل پوسته موتور آهنربای دائمی عمدتاً به شکل تنش فشاری وجود دارد که در یوغ هسته استاتور موتور متمرکز شده است و جهت تنش محیطی است.

هسته فولادی سیلیکونی

هسته فولادی الکتریکی

هسته فولادی سیلیکونی جهت دار

تغییر چگالی مغناطیسی قطعات کلیدی موتور آهنربای دائمی تحلیل می‌شود. تحت تأثیر اشباع، چگالی مغناطیسی میله تقویت کننده روتور و پل جداسازی مغناطیسی تغییر زیادی نمی کند. چگالی مغناطیسی استاتور و مدار مغناطیسی اصلی موتور تغییر بسیار چشمگیری دارد. این همچنین می تواند تأثیر تنش هسته آهن را بر توزیع چگالی مغناطیسی و نفوذپذیری مغناطیسی موتور آهنربای دائم در طول کار توضیح دهد.

با توجه به اثر تنش، تنش فشاری یوغ استاتور موتور آهنربای دائم نسبتاً متمرکز خواهد بود، از دست دادن این قسمت زیاد است و عملکرد به طور قابل توجهی بدتر می شود. مشکل اتلاف آهن زیادی در یوک استاتور موتور آهنربای دائم وجود دارد، به خصوص اتلاف آهن در قسمت مفصلی یوک دندان استاتور تحت تأثیر استرس بیشترین افزایش را خواهد داشت. از طریق محاسبات، مشخص شد که مصرف آهن موتور آهنربای دائم به دلیل تأثیر تنش کششی 40%-50% افزایش می‌یابد، که هنوز کاملاً شگفت‌انگیز است، بنابراین باعث افزایش قابل توجهی در تلفات کل می‌شود. موتور آهنربای دائم از طریق تجزیه و تحلیل، همچنین می توان دریافت که تلفات آهن موتور شکل اصلی تلفات هسته استاتور ناشی از تأثیر تنش فشاری است، برای روتور موتور، وضعیت کار هسته آهن در حالت تنش کششی گریز از مرکز، نه تنها از دست دادن هسته را افزایش نمی دهد، بلکه اثر بهبود خاصی نیز خواهد داشت.

حساسیت مغناطیسی هسته موتور تحت شرایط تنش هسته آهنی بدتر می شود و اندوکتانس شفت آن تا حد معینی کاهش می یابد. به طور خاص، مدار مغناطیسی موتور آهنربای دائمی آنالیز می شود. مدار مغناطیسی شفت عمدتاً شامل سه قسمت شکاف هوا، آهنربای دائمی و هسته روتور ثابت است که آهنربای دائمی مهمترین قسمت آن است. به همین دلیل، هنگامی که حساسیت مغناطیسی هسته موتور آهنربای دائمی تغییر می کند، اندوکتانس شفت نمی تواند تا حد زیادی تغییر کند. مدار مغناطیسی محوری موتور آهنربای دائم متشکل از شکاف هوا و هسته روتور ثابت بسیار کوچکتر از آهنربای دائمی است. هنگامی که تأثیر تنش هسته آهن به طور کامل در نظر گرفته شود، حساسیت مغناطیسی بدتر می شود و اندوکتانس شفت به طور قابل توجهی کاهش می یابد. تأثیر تنش بر خواص مغناطیسی هسته موتور آهنربای دائمی تحلیل می‌شود. با کاهش خواص مغناطیسی هسته آهنی موتور، پیوند مغناطیسی موتور کاهش می یابد و گشتاور الکترومغناطیسی موتور آهنربای دائم نیز کاهش می یابد.