تأثير إجهاد نواة الحديد على أداء محركات المغناطيس الدائم

تأثير إجهاد الحديد على أداءمحركات المغناطيس الدائم

أدى التطور السريع للاقتصاد إلى تعزيز الاتجاه الاحترافي لصناعة المحركات ذات المغناطيس الدائم، مما طرح متطلبات أعلى للأداء المتعلق بالمحرك، والمعايير الفنية، واستقرار تشغيل المنتج. من أجل تطوير محركات المغناطيس الدائم في مجال تطبيق أوسع، من الضروري تعزيز الأداء ذي الصلة من جميع الجوانب، بحيث يمكن أن تصل مؤشرات الجودة والأداء الشاملة للمحرك إلى مستوى أعلى.

بالنسبة للمحركات ذات المغناطيس الدائم، يعد القلب الحديدي مكونًا مهمًا جدًا داخل المحرك. لاختيار المواد الأساسية الحديدية، من الضروري التفكير بشكل كامل في ما إذا كانت الموصلية المغناطيسية يمكن أن تلبي احتياجات العمل لمحرك المغناطيس الدائم. بشكل عام، يتم اختيار الفولاذ الكهربائي باعتباره المادة الأساسية لمحركات المغناطيس الدائم، والسبب الرئيسي هو أن الفولاذ الكهربائي يتمتع بموصلية مغناطيسية جيدة.

إن اختيار المواد الأساسية للمحرك له تأثير مهم جدًا على الأداء العام والتحكم في تكلفة محركات المغناطيس الدائم. أثناء التصنيع والتجميع والتشغيل الرسمي للمحركات ذات المغناطيس الدائم، ستتشكل ضغوط معينة على القلب. ومع ذلك، فإن وجود الإجهاد سيؤثر بشكل مباشر على التوصيل المغناطيسي لصفائح الفولاذ الكهربائية، مما يؤدي إلى انخفاض الموصلية المغناطيسية بدرجات متفاوتة، وبالتالي فإن أداء محرك المغناطيس الدائم سوف ينخفض، وسيزيد من فقدان المحرك.

في تصميم وتصنيع المحركات ذات المغناطيس الدائم، تزداد متطلبات اختيار المواد واستخدامها بشكل متزايد، حتى أنها تقترب من الحد الأقصى القياسي ومستوى أداء المواد. باعتباره المادة الأساسية للمحركات ذات المغناطيس الدائم، يجب أن يلبي الفولاذ الكهربائي متطلبات الدقة العالية جدًا في تقنيات التطبيقات ذات الصلة والحساب الدقيق لفقد الحديد من أجل تلبية الاحتياجات الفعلية.

من الواضح أن طريقة تصميم المحرك التقليدية المستخدمة لحساب الخصائص الكهرومغناطيسية للفولاذ الكهربائي غير دقيقة، لأن هذه الطرق التقليدية مخصصة بشكل أساسي للظروف التقليدية، وستكون نتائج الحساب لها انحراف كبير. لذلك، هناك حاجة إلى طريقة حسابية جديدة لحساب الموصلية المغناطيسية وفقدان الحديد للصلب الكهربائي بدقة تحت ظروف مجال الضغط، بحيث يكون مستوى تطبيق المواد الأساسية الحديدية أعلى، وتصل مؤشرات الأداء مثل كفاءة محركات المغناطيس الدائم مستوى أعلى.

ركز تشنغ يونغ وباحثون آخرون على تأثير الإجهاد الأساسي على أداء محركات المغناطيس الدائم، وجمعوا التحليل التجريبي لاستكشاف الآليات ذات الصلة لخصائص الإجهاد المغناطيسي وأداء فقدان الحديد الإجهادي للمواد الأساسية لمحرك المغناطيس الدائم. يتأثر الضغط الواقع على القلب الحديدي لمحرك المغناطيس الدائم في ظروف التشغيل بمصادر مختلفة للضغط، وكل مصدر للضغط يُظهر العديد من الخصائص المختلفة تمامًا.

من منظور شكل الإجهاد لنواة الجزء الثابت للمحركات ذات المغناطيس الدائم، تشمل مصادر تكوينها التثقيب، والتثبيت، والتصفيح، وتجميع التداخل للغلاف، وما إلى ذلك. إن تأثير الإجهاد الناتج عن تجميع التداخل للغلاف له أكبر و منطقة التأثير الأكثر أهمية. بالنسبة للدوار الخاص بمحرك المغناطيس الدائم، فإن المصادر الرئيسية للضغط الذي يتحمله تشمل الإجهاد الحراري، وقوة الطرد المركزي، والقوة الكهرومغناطيسية، وما إلى ذلك. بالمقارنة مع المحركات العادية، فإن السرعة العادية لمحرك المغناطيس الدائم عالية نسبيًا، وهيكل العزل المغناطيسي يتم تثبيته أيضًا في قلب الدوار.

ولذلك، فإن الإجهاد الطرد المركزي هو المصدر الرئيسي للإجهاد. يوجد الإجهاد الأساسي للجزء الثابت الناتج عن مجموعة التداخل بغلاف محرك المغناطيس الدائم بشكل أساسي في شكل إجهاد ضاغط، وتتركز نقطة عمله في نير قلب الجزء الثابت للمحرك، مع ظهور اتجاه الضغط على أنه عرضي محيطي. إن خاصية الإجهاد التي تشكلها قوة الطرد المركزي للمحرك الدوار ذو المغناطيس الدائم هي إجهاد الشد، والذي يعمل بشكل كامل تقريبًا على القلب الحديدي للدوار. يعمل أقصى ضغط للطرد المركزي على تقاطع جسر العزل المغناطيسي لدوار المحرك المغناطيسي الدائم وضلع التسليح، مما يجعل من السهل حدوث تدهور في الأداء في هذه المنطقة.

تأثير إجهاد نواة الحديد على المجال المغناطيسي للمحركات ذات المغناطيس الدائم

من خلال تحليل التغيرات في الكثافة المغناطيسية للأجزاء الرئيسية لمحركات المغناطيس الدائم، وجد أنه تحت تأثير التشبع، لم يكن هناك تغيير كبير في الكثافة المغناطيسية عند أضلاع التسليح وجسور العزل المغناطيسي للمحرك الدوار. تختلف الكثافة المغناطيسية للجزء الثابت والدائرة المغناطيسية الرئيسية للمحرك بشكل كبير. يمكن أن يفسر هذا أيضًا تأثير الضغط الأساسي على توزيع الكثافة المغناطيسية والتوصيل المغناطيسي للمحرك أثناء تشغيل محرك المغناطيس الدائم.

تأثير الإجهاد على الخسارة الأساسية

بسبب الإجهاد، فإن إجهاد الضغط عند نير الجزء الثابت للمحرك ذو المغناطيس الدائم سوف يتركز نسبيًا، مما يؤدي إلى خسارة كبيرة وتدهور الأداء. هناك مشكلة كبيرة في فقدان الحديد عند نير الجزء الثابت للمحرك ذو المغناطيس الدائم، خاصة عند تقاطع أسنان الجزء الثابت مع النير، حيث يزداد فقدان الحديد بشكل أكبر بسبب الإجهاد. لقد وجدت الأبحاث من خلال الحسابات أن فقدان الحديد في المحركات ذات المغناطيس الدائم قد زاد بنسبة 40% -50% بسبب تأثير إجهاد الشد، وهو ما لا يزال مذهلاً للغاية، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في إجمالي الخسارة في محركات المغناطيس الدائم. من خلال التحليل، يمكن أيضًا العثور على أن فقدان الحديد للمحرك هو الشكل الرئيسي للفقد الناجم عن تأثير ضغط الضغط على تكوين قلب الحديد الثابت. بالنسبة للدوار الحركي، عندما يكون قلب الحديد تحت ضغط الشد بالطرد المركزي أثناء التشغيل، فلن يؤدي ذلك إلى زيادة فقدان الحديد فحسب، بل سيكون له أيضًا تأثير تحسين معين.

تأثير الإجهاد على الحث وعزم الدوران

يتدهور أداء الحث المغناطيسي للنواة الحديدية للمحرك في ظل ظروف الضغط للنواة الحديدية، وستنخفض محاثة العمود إلى حد ما. على وجه التحديد، عند تحليل الدائرة المغناطيسية لمحرك المغناطيس الدائم، تشتمل الدائرة المغناطيسية للعمود بشكل أساسي على ثلاثة أجزاء: فجوة الهواء، والمغناطيس الدائم، والقلب الحديدي للجزء الثابت. من بينها، المغناطيس الدائم هو الجزء الأكثر أهمية. بناءً على هذا السبب، عندما يتغير أداء الحث المغناطيسي للقلب الحديدي لمحرك المغناطيس الدائم، لا يمكن أن يسبب تغييرات كبيرة في محاثة العمود.

إن جزء الدائرة المغناطيسية للعمود المكون من فجوة الهواء ونواة الجزء الثابت لمحرك المغناطيس الدائم أصغر بكثير من المقاومة المغناطيسية للمغناطيس الدائم. مع الأخذ في الاعتبار تأثير الإجهاد الأساسي، يتدهور أداء الحث المغناطيسي وينخفض ​​محاثة العمود بشكل ملحوظ. تحليل تأثير الإجهاد على الخواص المغناطيسية على القلب الحديدي لمحرك ذو مغناطيس دائم. مع انخفاض أداء الحث المغناطيسي لقلب المحرك، ينخفض ​​الارتباط المغناطيسي للمحرك، كما ينخفض ​​أيضًا عزم الدوران الكهرومغناطيسي لمحرك المغناطيس الدائم.