Študija o razliki v učinkovitosti motorja s trajnimi magneti med kompozitnim materialom iz mehkega magnetnega materiala in materialom iz silicijevega jekla
Zhao Guoxin in Kong Decai, raziskovalci Fakultete za elektrotehniko Univerze za tehnologijo Shenyang, so leta 2018 zapisali v Journal of Electrotechnical Engineering, da so mehki magnetni kompozitni materiali stisnjeni iz kovinskih prašnih delcev z izolacijsko površino in imajo majhne izgube zaradi vrtinčenja. Lastnosti istospolnih oseb so bile uporabljene v zadnjih letih, vendar je njihova histerezna izguba velika in magnetna prepustnost nizka. Zato je treba posebno uporabo in specifično razliko med zmogljivostjo silicijeve jeklene pločevine nadalje raziskati.
V tem članku najprej preverimo magnetne lastnosti mehkih magnetnih kompozitov z metodo obročnega vzorca in dobimo krivuljo magnetizacije brez obremenitve in podatke o izgubi pri različnih frekvencah. Potem, da bi primerjali in analizirali razliko med mehko magnetnim kompozitnim materialom in materialom iz silicijevega jekla v motorni aplikaciji, sta bila dva sinhrona motorja s trajnimi magneti zasnovana z uporabo mehkega magnetnega kompozitnega materiala oziroma silicijeve jeklene pločevine in magnetnega polja, izgube železa in železa obeh materialov smo analizirali in izračunali. Zakon variacije pri različnih frekvencah. Nazadnje, razlika med uporabo obeh materialov v motorju s trajnimi magneti je bila obvladana s prototipnim testom, preverjena je bila natančnost izračuna in prikazan je bil obseg uporabe mehkomagnetnih kompozitnih materialov.
SoftMagnetic Composite Materials (SMC) dobimo s tehnologijo prašne metalurgije za predhodno mešanje prahu železa visoke čistosti z izolacijsko plastjo in organskim materialom. V zadnjih letih je bil široko raziskan in uporabljen na področju motorjev in drugih področij [1] -4]. Lastnosti SMC materiala se lahko neposredno oblikujejo in oblikujejo, zaradi česar sta struktura in elektromagnetna oblika motorja bolj fleksibilna in nova. Odpira novo smer za uporabo in razvoj motorja in privablja številne raziskovalce [5-7].
SMC materiali imajo visoko upornost in nizke izgube na vrtinčne tokove, zaradi česar so SMC materiali primernejši za uporabo v visokofrekvenčnih motorjih, SMC materiali pa imajo tudi nekatere neizogibne pomanjkljivosti, kot so nizka magnetna prepustnost in velika izguba histereze. Zato je treba še naprej raziskovati pravila uporabe in lastnosti SMC materialov v motorjih.
V [7] je bil popolnoma preučen motor SMC materiala. Ugotovljeno je bilo, da je zmogljivost motorja SMC in silicijevih jeklenih materialov različna pri različnih hitrostih in različnih izhodnih močih. Kadar je motor narejen pri 1000r / min in 625r / min, SMC Motor ima majhen izkoristek. Ko je tok motorja 4A, je izkoristek 28% in 34,7% nižji kot pri motorju iz jeklene pločevine. Ko je napetost nad 1500r / min, je zmogljivost motorja SMC višja, kar je za 3% višje kot pri motorju iz jeklene pločevine.
Literatura [8] je primerjala tudi učinkovitost indukcijskega motorja iz materiala SMC in materiala iz silicijevega jekla. Ugotovljeno je bilo, da enaka napajalna napetost, SMC materiala motor učinkovitosti je 7% nižja, vendar SMC motor je bolj občutljiv na napetost napajanja, po zmanjšanju napajalne napetosti, SMC učinkovitost motorja Lahko se izboljša od 220V do 180V, in učinkovitost se poveča za 4,7%. Vendar pa je učinkovitost motorja SMC nižja od učinkovitosti motorja iz jeklene pločevine. Ko je napajalna napetost 220V in 180V, je 10,3% oziroma 6,7% nižja.
Čeprav SMC material že ima določeno raziskovalno in aplikacijsko osnovo, je treba še preučiti njegove značilnosti, priložnosti, zakone in značilnosti silicijeve jeklene pločevine pri različnih obratovalnih frekvencah.
Da bi proučili značilnosti SMC materialov in analizirali razlike med njimi in tradicionalnimi silicijevimi jeklenimi pločevinami, najprej preizkusimo magnetne lastnosti SMC materialov Hoomasovega modela Somaloy700 in jih primerjamo z običajno uporabljeno silikonsko pločevino DW470 z debelino 0,5 mm. Dva sinhrona motorja s trajnimi magneti enake velikosti in parametrov sta bila zasnovana z SMC materialom in DW470 kot osnovnim materialom. Analiza magnetnega polja in izračun izgube sta bila izvedena na dveh motorjih, analizirane pa so bile značilnosti in razlike prototipov, ki sta jih naredila oba materiala. Končno je bil izdelan prototip in izdelani so bili testi, ki kažejo razliko v zmogljivosti med obema prototipoma.
Z analizo in primerjavo tega prispevka lahko povzamemo značilnosti SMC materialov in dobimo razliko med zmogljivostjo motorja med SMC materialom in materialom iz silicijevega jekla ter uporabo SMC materiala, ki lahko povzame pravila za uporabo. SMC materialov v motorju.
v zaključku
Da bi primerjali razliko v učinkovitosti med materialom iz silicijevega jekla in kompozitnim materialom iz magnetnega materiala v motorju, sta zasnovana in izdelana dva sinhrona motorja s trajnimi magneti s SMC materialom in DW470 kot jedro. V kombinaciji z izračunom končnih elementov in eksperimentalnimi raziskavami dobimo naslednje rezultate. v zaključku:
1) Magnetne lastnosti SMC materialov so bile preizkušene na podlagi vzorčne metode. Dobili smo magnetne krivulje in krivulje izgub SMC materialov. V primerjavi z DW470 je bilo ugotovljeno, da je magnetna prepustnost SMC materialov nizka. Povečanje je večje od izgube. 400Hz je ključna frekvenčna točka. Če je frekvenca pod 400 Hz, je izguba materiala iz silicijevega jekla manjša od izgube materiala SMC. Če je frekvenca višja od 400 Hz, je specifična izguba kompozitnega materiala mehkega magnetnega materiala nižja od DW470. material.
2) Po eksperimentu brez obremenitve je zadnja elektromotorna sila prototipa SMC manjša kot pri motorju DW470, kar je skladno s teoretičnim izračunom, ki preverja nizko magnetno prepustnost SMC materiala. Preizkus obremenitve obeh prototipov kaže, da je motor DW470 materiala zelo učinkovit pri frekvencah pod 400 Hz, vendar se s povečevanjem frekvence razlika v učinkovitosti prototipa med obema materialoma vse manjša. Pri 400 Hz sta obe frekvenci v osnovi enaki, kar je skladno s teoretičnim izračunom. To kaže, da ima sinhroni motor SMC s trajnimi magneti dobre rezultate pri srednjih in visokih frekvencah, kar lahko odpravi pomanjkljivosti nizke magnetne prepustnosti in histerezne izgube ter ima dobre možnosti uporabe. .
3) Ker je material SMC krhek, je treba pri načrtovanju ustrezno povečati debelino, izogibati pa se je treba ostrim robom in vogalom, kolikor je to mogoče. Po obdelavi je treba premazati z lepilom ali epoksi smolo, da se poveča trdnost jedra in prepreči »žlindra«.
