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Relation entre les enroulements du stator et les performances des moteurs synchrones à aimants permanents

2024-02-13 11:51:25

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En tant que cœur de la technologie moderne de transmission de puissance, moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) joue un rôle important dans de nombreux domaines tels que les véhicules électriques, la conversion de l'énergie éolienne, l'automatisation industrielle, etc. Le bobinage du stator, en tant qu'élément indispensable du moteur, a un impact profond sur la performance globale du PMSM.

À l'intérieur d'un moteur à aimant permanent.

Caractéristiques structurelles de l'enroulement du stator et son impact sur les performances du moteur

L'enroulement du stator est un élément clé du moteur. Il est constitué de fils enroulés dans la fente du noyau du stator selon un motif spécifique. La conception de l'enroulement implique plusieurs facteurs tels que le matériau du fil, la section transversale, le nombre de tours, le type de fente, la plénitude de la fente, etc.

Matériau du fil et section transversale : le cuivre et l'aluminium sont des matériaux de fil courants et ils ont une bonne conductivité électrique. La taille de la section transversale du fil affecte directement la résistance de l'enroulement, ce qui à son tour affecte l'efficacité et l'augmentation de la température du moteur. Une plus grande section transversale réduit la résistance, réduit la perte d'énergie dans l'enroulement et améliore l'efficacité du moteur.

Nombre de tours et densité de courant : Le nombre de tours détermine dans quelle mesure l'enroulement remplit la fente et le chemin d'écoulement du courant. Une augmentation du nombre de tours peut augmenter le couple électromagnétique du moteur, mais elle augmente également la résistance et la consommation de cuivre des bobinages. La densité de courant est l'intensité du courant par unité de surface, qui est affectée par la combinaison de la section transversale du fil et de la quantité de courant. Une densité de courant excessive peut entraîner une surchauffe du fil et affecter la fiabilité du moteur.

Type d'emplacement et remplissage de l'emplacement : la conception du type à fente affecte directement la disposition des enroulements dans la fente et l'effet de dissipation thermique. Les types de fentes courants incluent les fentes rectangulaires, les fentes trapézoïdales et les fentes semi-circulaires. La plénitude de la fente fait référence à la proportion d'espace occupé par les enroulements dans la fente. Un taux de pleine fente élevé peut entraîner des difficultés de dissipation thermique des enroulements, déclencher des points chauds locaux et affecter les performances d'isolation et la durée de vie du moteur.

 

Propriétés électromagnétiques de l'enroulement du stator et son impact sur les performances du moteur

L'enroulement du stator joue un rôle important dans la génération du champ magnétique tournant dans le moteur. Ses performances électromagnétiques affectent directement le couple de sortie, l'efficacité et la douceur de fonctionnement du moteur.

Répartition du champ magnétique : Le champ magnétique généré par le bobinage doit interagir avec le champ magnétique de l'aimant permanent pour produire un couple électromagnétique stable. Une conception d'enroulement raisonnable peut optimiser la répartition du champ magnétique, réduire le contenu harmonique, réduire les pulsations de couple et améliorer la douceur du fonctionnement du moteur.

Inductance et résistance : L'inductance de l'enroulement affecte la réponse dynamique et la forme d'onde du courant du moteur. Une inductance plus grande peut limiter les changements brusques de courant et réduire les interférences électromagnétiques, mais peut également augmenter la constante de temps électrique du moteur. La résistance est le principal facteur dans l'enroulement de l'énergie en chaleur, une résistance plus faible est propice à l'amélioration de l'efficacité du moteur.

 

Performance thermique du bobinage du stator et son impact sur les performances du moteur

Les enroulements du stator pendant le processus de fonctionnement produiront de la chaleur, la diffusion efficace de la chaleur est essentielle pour maintenir le fonctionnement normal du moteur.

Élévation de température et dissipation thermique : l'augmentation de la température de l'enroulement pendant le fonctionnement doit être contrôlée dans la plage autorisée pour éviter des problèmes tels que le vieillissement des matériaux isolants et la fonte des fils. Une conception raisonnable du bobinage doit prendre en compte la configuration des canaux de dissipation thermique, la conductivité thermique du matériau isolant et l'échange thermique entre le bobinage et le fluide de refroidissement.

Performance d'isolation: La classe thermique, la résistance électrique et la résistance mécanique des matériaux isolants du bobinage sont essentielles à la fiabilité du moteur. Le vieillissement des matériaux isolants à haute température s'accélère et les performances électriques diminuent, ce qui peut entraîner des courts-circuits entre spires et d'autres défauts. Par conséquent, la sélection des matériaux d’isolation des enroulements et de la technologie de traitement doit répondre aux exigences de fonctionnement du moteur.

L'enroulement du stator dans un moteur.

Processus de fabrication des bobinages de stator et son impact sur les performances du moteur

Le processus de fabrication des bobinages du stator affecte directement la qualité du bobinage et les performances globales du moteur.

Processus de bobinage : le processus d'enroulement doit garantir que le fil est soigneusement et étroitement disposé pour éviter les croisements, les désalignements et autres phénomènes. Dans le même temps, la tension de l'enroulement doit être modérée afin d'éviter des dommages à l'isolation ou des courts-circuits entre spires causés par un fil trop serré ou trop lâche.

Traitement d'isolation : l'enroulement a besoin d'un traitement d'isolation une fois l'enroulement terminé pour améliorer ses propriétés électriques et sa résistance mécanique. Les méthodes courantes de traitement de l'isolation comprennent le trempage de la peinture, l'emballage du ruban isolant, etc. Lors du traitement de l'isolation, il convient de veiller à contrôler la cohérence de l'épaisseur de l'isolation, à éviter le gaspillage de matériaux isolants et à assurer un ajustement étroit entre la couche isolante et le fil.

Contrôle de la qualité: une fois la fabrication du bobinage terminée, il faut effectuer une inspection de qualité, y compris une inspection de l'apparence, une mesure de la taille et un test de performance électrique. Le but des tests de qualité est de garantir que le bobinage répond aux exigences de conception, afin de protéger les performances globales du moteur.

 

Conclusion

Il existe une relation étroite entre l'enroulement du stator et les performances d'un moteur synchrone à aimant permanent. En optimisant la conception du bobinage, le processus de fabrication et le choix des matériaux, l'efficacité, la densité de puissance, la douceur de fonctionnement et la fiabilité du moteur peuvent être considérablement améliorées. À l'avenir, avec les progrès continus de la science et de la technologie et le développement rapide du nouveau domaine énergétique, la recherche sur la relation entre les enroulements du stator et les performances des moteurs synchrones à aimants permanents sera plus approfondie et plus étendue.

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