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Influence de la contrainte du noyau de fer sur les performances du moteur à aimant permanent

2023-08-29 09:31:02

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Le développement économique rapide a favorisé la poursuite de la tendance à la spécialisation du secteur. moteur à aimant permanent l'industrie et a mis en avant des exigences plus élevées en matière de performances liées aux moteurs, de normes techniques et de stabilité de fonctionnement des produits. Pour parvenir au développement, les performances pertinentes doivent être renforcées sous tous les aspects, afin que les indicateurs globaux de qualité et de performance du moteur puissent atteindre un niveau plus élevé.

Pour les moteurs à aimants permanents, le noyau de fer est une partie très importante du moteur. Pour la sélection des matériaux de noyau de fer, il est nécessaire de déterminer pleinement si la perméabilité magnétique peut répondre aux besoins de fonctionnement des moteurs à aimants permanents. Habituellement, les moteurs à aimants permanents choisissent l’acier électrique comme matériau de base. La raison principale est que l’acier électrique est plus performant en termes de perméabilité magnétique.

Le choix du matériau du noyau du moteur a un impact très important sur les performances globales du moteur à aimant permanent et sur le contrôle des coûts du moteur. Lorsque le moteur à aimant permanent est fabriqué, assemblé et officiellement utilisé, une certaine contrainte se forme sur le noyau de fer. L'existence de contraintes affectera directement la perméabilité magnétique de la tôle d'acier électrique, entraînant divers degrés de baisse de la perméabilité magnétique, ce qui réduira les performances du moteur à aimant permanent et augmentera la perte du moteur.

Dans la conception et la fabrication de moteurs à aimants permanents, les exigences en matière de sélection et d'utilisation des matériaux sont de plus en plus élevées, se rapprochant même des normes limites et des niveaux de performance des matériaux. En tant que matériau de base des moteurs à aimants permanents, l'acier électrique, dans la technologie d'application appropriée et le calcul précis de la perte de fer, etc., doit répondre à des exigences de très haute précision afin de répondre aux besoins réels.

Il est évidemment inexact de calculer les caractéristiques électromagnétiques de l'acier électrique par la méthode traditionnelle de conception de moteurs utilisée dans le passé, car ces méthodes conventionnelles visent principalement des conditions conventionnelles et les résultats du calcul présenteront de grands écarts. Par conséquent, une nouvelle méthode de calcul est nécessaire pour calculer avec précision la perméabilité magnétique et la perte de fer de l'acier électrique dans des conditions de champ de contrainte, de sorte que le niveau d'application des matériaux de base soit plus élevé et que l'efficacité et d'autres indicateurs de performance des moteurs à aimants permanents atteignent un niveau supérieur.

Les chercheurs se sont concentrés sur l'influence du stress de base sur les performances de moteurs à aimants permanents, combinés à une analyse expérimentale, et ont discuté des mécanismes associés aux propriétés magnétiques de contrainte et aux propriétés de perte de fer sous contrainte des matériaux de noyau de moteur à aimant permanent. Il existe de nombreuses sources de contraintes qui affectent la contrainte du noyau de fer dans les conditions de fonctionnement des moteurs à aimants permanents, et diverses sources de contraintes présentent de nombreuses propriétés complètement différentes.

Du point de vue de la forme de contrainte du noyau du stator du moteur à aimant permanent, les sources de sa formation comprennent le poinçonnage, le rivetage, le laminage et l'assemblage par interférence du boîtier, etc., et la zone d'influence la plus grande et la plus significative est la effet de contrainte provoqué par l'assemblage d'interférence du carter. Pour le rotor du moteur à aimant permanent, les sources de contraintes qu'il supporte comprennent principalement les contraintes thermiques, la force centrifuge, la force électromagnétique, etc. Comparé aux moteurs ordinaires, le moteur à aimant permanent a une vitesse relativement élevée dans des conditions normales, et en même temps, il Il est nécessaire de mettre en place une structure d'isolation magnétique au niveau du noyau du rotor.

La contrainte centrifuge est donc la source de contrainte la plus importante. La contrainte du noyau du stator provoquée par l'ensemble d'interférence du boîtier du moteur à aimant permanent existe principalement sous forme de contrainte de compression, et son point d'action est concentré sur la culasse du noyau du stator du moteur, et la direction de la contrainte est tangentielle à la circonférence. . La nature de la contrainte formée par la force centrifuge du rotor du moteur à aimant permanent est une contrainte de traction, qui agit presque entièrement sur le noyau de fer du rotor, sa contrainte centrifuge maximale agit à l'endroit où se trouve le pont d'isolation magnétique du moteur à aimant permanent. Le rotor rencontre la nervure de renforcement, ce qui rend cette pièce sujette à une dégradation des performances.

Influence de la contrainte du noyau de fer sur le champ magnétique du moteur à aimant permanent

La densité magnétique change dans les parties clés du moteur à aimant permanent sont analysés. Sous l'influence de la saturation, la densité magnétique des nervures du rotor du moteur et des ponts d'isolation magnétique ne change pas beaucoup. Il existe des changements très importants dans la densité magnétique du stator du moteur et du circuit magnétique principal. Cela peut également expliquer davantage l'effet de la contrainte du noyau sur la distribution de la densité magnétique et la perméabilité magnétique du moteur à aimant permanent pendant le fonctionnement.

Effet du stress sur la perte de noyau

En raison des contraintes, la contrainte de compression sur la culasse du stator du moteur à aimant permanent sera relativement concentrée, la perte de cette pièce sera importante et les performances se détérioreront considérablement. La perte est affectée par le stress pour augmenter le plus. Grâce au calcul, il s'avère que la perte de fer des moteurs à aimants permanents augmente de 40 à 50 % en raison de l'influence de la contrainte de traction. Cette augmentation est assez étonnante, elle entraîne donc également une augmentation significative de la perte totale des moteurs à aimants permanents. Grâce à l'analyse, on peut également constater que la perte de fer du moteur est la principale forme de perte du noyau du stator causée par l'influence de la contrainte de compression. Pour le rotor du moteur, le noyau de fer est soumis à une contrainte de traction centrifuge à l'état de fonctionnement, ce qui non seulement n'augmentera pas la perte du noyau de fer, mais aura également un certain effet d'amélioration.

Effet de la contrainte sur l'inductance et le couple

Les performances d'induction magnétique du noyau du moteur se détériorent dans des conditions de contrainte du noyau et son inductance d'arbre diminuera dans une certaine mesure. Plus précisément, le circuit magnétique du moteur à aimant permanent est analysé. Le circuit magnétique de l’arbre comprend principalement trois parties : l’entrefer, l’aimant permanent et le noyau du stator et du rotor. Parmi eux, l’aimant permanent est la partie la plus importante. Pour cette raison, lorsque les performances d'induction magnétique du noyau du moteur à aimant permanent changent, cela ne peut pas provoquer une modification importante de l'inductance de l'arbre.

La partie du circuit magnétique de l'arbre composée de l'entrefer du moteur à aimant permanent et le noyau du stator et du rotor est beaucoup plus petit que la réluctance de l'aimant permanent. L'influence de la contrainte du noyau est pleinement prise en compte, les performances d'induction magnétique se détériorent et l'inductance de l'arbre sera considérablement réduite. L'influence des propriétés magnétiques de contrainte du noyau du moteur à aimant permanent est analysée. À mesure que les performances d'induction magnétique du noyau du moteur diminuent, la liaison de flux du moteur diminue et le couple électromagnétique du moteur à aimant permanent diminue également.

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