ההשפעה של מתח ליבת ברזל על הביצועים של מנועי מגנט קבועים

ההשפעה של מתח ליבת ברזל על הביצועים שלמנועים מגנטים קבועים

ההתפתחות המהירה של הכלכלה קידמה עוד יותר את מגמת ההתמקצעות של תעשיית המנועים המגנטים הקבועים, והציגה דרישות גבוהות יותר לביצועים הקשורים למנוע, סטנדרטים טכניים ויציבות פעולת המוצר. על מנת שמנועי מגנט קבוע יתפתחו בתחום יישום רחב יותר, יש צורך לחזק את הביצועים הרלוונטיים מכל ההיבטים, על מנת שמדד האיכות והביצועים הכולל של המנוע יוכלו להגיע לרמה גבוהה יותר.

עבור מנועי מגנט קבוע, ליבת הברזל היא מרכיב חשוב מאוד בתוך המנוע. לבחירת חומרי ליבת ברזל, יש צורך לשקול היטב האם המוליכות המגנטית יכולה לענות על צורכי העבודה של מנוע המגנט הקבוע. בדרך כלל, פלדה חשמלית נבחרת כחומר הליבה למנועי מגנט קבוע, והסיבה העיקרית היא שלפלדה חשמלית יש מוליכות מגנטית טובה.

לבחירת חומרי ליבת המנוע יש השפעה חשובה מאוד על הביצועים הכוללים ובקרת העלויות של מנועי מגנט קבוע. במהלך הייצור, ההרכבה וההפעלה הרשמית של מנועי מגנט קבוע, ייווצרו מתחים מסוימים על הליבה. עם זאת, קיומו של מתח ישפיע ישירות על המוליכות המגנטית של יריעת פלדה חשמלית, ויגרום לירידה במוליכות המגנטית בדרגות שונות, כך שהביצועים של מנוע מגנט קבוע יפחתו ויגדילו את אובדן המנוע.

בתכנון וייצור של מנועי מגנט קבוע, הדרישות לבחירה וניצול חומרים הולכות וגדלות, אפילו קרוב לסטנדרט ולרמת ביצועי החומר הגבול. כחומר הליבה של מנועי מגנט קבוע, פלדה חשמלית חייבת לעמוד בדרישות דיוק גבוהות מאוד בטכנולוגיות יישום רלוונטיות וחישוב מדויק של אובדן ברזל על מנת לענות על הצרכים בפועל.

שיטת תכנון המנוע המסורתית המשמשת לחישוב המאפיינים האלקטרומגנטיים של פלדה חשמלית אינה מדויקת, מכיוון ששיטות קונבנציונליות אלו מיועדות בעיקר לתנאים קונבנציונליים, ולתוצאות החישוב יהיו סטייה גדולה. לכן, יש צורך בשיטת חישוב חדשה כדי לחשב במדויק את המוליכות המגנטית ואובדן הברזל של פלדה חשמלית בתנאי שדה מתח, כך שרמת היישום של חומרי ליבת ברזל תהיה גבוהה יותר, ומחווני הביצועים כגון היעילות של מנועי מגנט קבועים מגיעים רמה גבוהה יותר.

ג'נג יונג וחוקרים אחרים התמקדו בהשפעה של מתח הליבה על הביצועים של מנועי מגנט קבוע, ושילבו ניתוח ניסיוני כדי לחקור את המנגנונים הרלוונטיים של מאפיינים מגנטיים של לחץ וביצועי אובדן ברזל במתח של חומרי ליבת מגנט קבוע. הלחץ על ליבת הברזל של מנוע מגנט קבוע בתנאי הפעלה מושפע ממקורות מתח שונים, וכל מקור מתח מציג תכונות רבות ושונות לחלוטין.

מנקודת המבט של צורת הלחץ של ליבת הסטטור של מנועי מגנט קבוע, מקורות היווצרותו כוללים ניקוב, ריתוק, למינציה, הרכבת הפרעות של המעטפת וכו'. אפקט הלחץ הנגרמת על ידי הרכבת הפרעות של המעטפת הוא הגדול ביותר אזור ההשפעה המשמעותי ביותר. עבור הרוטור של מנוע מגנט קבוע, מקורות הלחץ העיקריים שהוא נושא כוללים מתח תרמי, כוח צנטריפוגלי, כוח אלקטרומגנטי וכו'. בהשוואה למנועים רגילים, המהירות הרגילה של מנוע מגנט קבוע גבוהה יחסית, ומבנה בידוד מגנטי. מותקן גם בליבת הרוטור.

לכן, מתח צנטריפוגלי הוא המקור העיקרי ללחץ. מתח ליבת הסטטור שנוצר על ידי מכלול ההפרעות של מעטפת מנוע המגנט הקבוע קיים בעיקר בצורה של מתח לחיצה, ונקודת הפעולה שלו מרוכזת בעול ליבת הסטטור המנוע, כאשר כיוון הלחץ מתבטא כמשיק היקפי. תכונת הלחץ הנוצרת מהכוח הצנטריפוגלי של רוטור מנוע המגנט הקבוע הוא מתח מתיחה, הפועל כמעט לחלוטין על ליבת הברזל של הרוטור. הלחץ הצנטריפוגלי המקסימלי פועל על המפגש בין גשר הבידוד המגנטי של רוטור המגנט הקבוע והצלע המחזקת, מה שמקל על ירידה בביצועים באזור זה.

ההשפעה של מתח ליבת ברזל על השדה המגנטי של מנועי מגנט קבועים

בניתוח השינויים בצפיפות המגנטית של חלקי מפתח במנועי מגנט קבוע, נמצא כי בהשפעת הרוויה, לא היה שינוי משמעותי בצפיפות המגנטית בצלעות החיזוק ובגשרי הבידוד המגנטיים של רוטור המנוע. הצפיפות המגנטית של הסטטור והמעגל המגנטי הראשי של המנוע משתנה באופן משמעותי. זה גם יכול להסביר עוד יותר את ההשפעה של מתח הליבה על חלוקת הצפיפות המגנטית והמוליכות המגנטית של המנוע במהלך פעולת מנוע המגנט הקבוע.

השפעת הלחץ על אובדן הליבה

עקב לחץ, מתח הלחיצה בעול הסטטור של מנוע המגנט הקבוע יהיה מרוכז יחסית, וכתוצאה מכך אובדן משמעותי וירידה בביצועים. קיימת בעיית איבוד ברזל משמעותית בעול הסטטור של מנוע המגנט הקבוע, במיוחד במפגש השיניים והעול, שם איבוד הברזל גדל ביותר עקב לחץ. מחקר מצא באמצעות חישוב כי אובדן הברזל של מנועי מגנט קבוע גדל ב-40% -50% עקב השפעת מתח המתיחה, שעדיין די מדהים, ובכך הוביל לעלייה משמעותית באובדן הכולל של מנועי מגנט קבוע. באמצעות ניתוח, ניתן גם למצוא כי אובדן הברזל של המנוע הוא צורת האובדן העיקרית הנגרמת על ידי השפעת מתח לחיצה על היווצרות ליבת הברזל הסטטורית. עבור רוטור המנוע, כאשר ליבת הברזל נמצאת במתח מתיחה צנטריפוגלי במהלך הפעולה, לא רק שזה לא יגדיל את איבוד הברזל, אלא גם תהיה לה אפקט שיפור מסוים.

השפעת הלחץ על השראות ומומנט

ביצועי האינדוקציה המגנטיים של ליבת הברזל המנועית מתדרדרים בתנאי הלחץ של ליבת הברזל, והשראת הפיר שלה תקטן במידה מסוימת. באופן ספציפי, בניתוח המעגל המגנטי של מנוע מגנט קבוע, המעגל המגנטי של הציר כולל בעיקר שלושה חלקים: מרווח אוויר, מגנט קבוע וליבת ברזל רוטור סטטור. ביניהם, מגנט קבוע הוא החלק החשוב ביותר. בהתבסס על סיבה זו, כאשר ביצועי האינדוקציה המגנטיים של ליבת הברזל של מנוע המגנט הקבוע משתנים, זה לא יכול לגרום לשינויים משמעותיים בהשראות הציר.

חלק המעגל המגנטי של הציר המורכב ממרווח האוויר וליבת רוטור הסטטור של מנוע מגנט קבוע קטן בהרבה מההתנגדות המגנטית של המגנט הקבוע. בהתחשב בהשפעת מתח הליבה, ביצועי ההשראה המגנטית מתדרדרים והשראות הציר יורדת באופן משמעותי. נתח את ההשפעה של תכונות מגנטיות מתח על ליבת הברזל של מנוע מגנט קבוע. ככל שביצועי האינדוקציה המגנטית של ליבת המנוע יורדים, ההצמדה המגנטית של המנוע פוחתת, והמומנט האלקטרומגנטי של מנוע המגנט הקבוע יורד אף הוא.