El efecto de la tensión del núcleo de hierro en el rendimiento de los motores de imán permanente

El efecto de la tensión del núcleo de hierro en el rendimiento deMotores de imán permanente

El rápido desarrollo económico ha impulsado la profesionalización de la industria de motores de imanes permanentes, lo que ha impuesto mayores exigencias en cuanto a rendimiento, estándares técnicos y estabilidad operativa. Para que los motores de imanes permanentes se desarrollen en un campo de aplicación más amplio, es necesario fortalecer su rendimiento en todos los aspectos, de modo que los indicadores generales de calidad y rendimiento del motor alcancen un nivel superior.

En los motores de imanes permanentes, el núcleo de hierro es un componente fundamental. Para la selección de los materiales del núcleo de hierro, es necesario considerar cuidadosamente si la conductividad magnética satisface las necesidades de funcionamiento del motor. Generalmente, se elige acero eléctrico como material del núcleo para motores de imanes permanentes, debido principalmente a su buena conductividad magnética.

La selección de los materiales del núcleo del motor tiene un impacto fundamental en el rendimiento general y el control de costos de los motores de imanes permanentes. Durante la fabricación, el ensamblaje y la operación formal de los motores de imanes permanentes, se generan tensiones en el núcleo. Sin embargo, estas tensiones afectan directamente la conductividad magnética de la chapa de acero eléctrica, provocando una disminución de esta en distintos grados, lo que reduce el rendimiento del motor de imanes permanentes y aumenta las pérdidas del motor.

En el diseño y la fabricación de motores de imanes permanentes, los requisitos de selección y utilización de materiales son cada vez más exigentes, incluso rozando el límite estándar y el nivel de rendimiento del material. Como material principal de los motores de imanes permanentes, el acero eléctrico debe cumplir requisitos de precisión muy altos en las tecnologías de aplicación pertinentes y un cálculo preciso de las pérdidas de hierro para satisfacer las necesidades reales.

El método tradicional de diseño de motores utilizado para calcular las características electromagnéticas del acero eléctrico es obviamente impreciso, ya que estos métodos convencionales se basan principalmente en condiciones convencionales y los resultados del cálculo presentan una gran desviación. Por lo tanto, se necesita un nuevo método de cálculo para calcular con precisión la conductividad magnética y la pérdida de hierro del acero eléctrico en condiciones de campo de tensión, de modo que se aumente el nivel de aplicación de los materiales con núcleo de hierro y se alcancen indicadores de rendimiento como la eficiencia de los motores de imanes permanentes.

Zheng Yong y otros investigadores se centraron en el impacto de la tensión del núcleo en el rendimiento de los motores de imanes permanentes y combinaron análisis experimentales para explorar los mecanismos relevantes de las propiedades magnéticas bajo tensión y el rendimiento de la pérdida de hierro bajo tensión de los materiales del núcleo de los motores de imanes permanentes. La tensión en el núcleo de hierro de un motor de imanes permanentes en condiciones de funcionamiento se ve influenciada por diversas fuentes de tensión, y cada fuente de tensión presenta numerosas propiedades completamente diferentes.

Desde la perspectiva de la forma de tensión del núcleo del estator de los motores de imanes permanentes, las fuentes de su formación incluyen punzonado, remachado, laminación, ensamblaje por interferencia de la carcasa, etc. El efecto de tensión causado por el ensamblaje por interferencia de la carcasa tiene el área de impacto más grande y significativa. En el caso del rotor de un motor de imanes permanentes, las principales fuentes de tensión que soporta incluyen tensión térmica, fuerza centrífuga, fuerza electromagnética, etc. En comparación con los motores convencionales, la velocidad normal de un motor de imanes permanentes es relativamente alta, y además, el núcleo del rotor cuenta con una estructura de aislamiento magnético.

Por lo tanto, la tensión centrífuga es la principal fuente de tensión. La tensión en el núcleo del estator generada por el conjunto de interferencia de la carcasa del motor de imanes permanentes se presenta principalmente en forma de tensión de compresión, y su punto de acción se concentra en el yugo del núcleo del estator del motor, con una dirección de tensión tangencial circunferencial. La propiedad de tensión generada por la fuerza centrífuga del rotor del motor de imanes permanentes es la tensión de tracción, que actúa casi por completo sobre el núcleo de hierro del rotor. La tensión centrífuga máxima actúa en la intersección del puente de aislamiento magnético del rotor del motor de imanes permanentes y la nervadura de refuerzo, lo que facilita la degradación del rendimiento en esta zona.

El efecto de la tensión del núcleo de hierro en el campo magnético de los motores de imán permanente

Al analizar los cambios en la densidad magnética de componentes clave de los motores de imanes permanentes, se observó que, bajo la influencia de la saturación, no se observó un cambio significativo en la densidad magnética de las nervaduras de refuerzo ni en los puentes de aislamiento magnético del rotor del motor. La densidad magnética del estator y del circuito magnético principal del motor varía significativamente. Esto también puede explicar el efecto de la tensión del núcleo en la distribución de la densidad magnética y la conductividad magnética del motor durante su funcionamiento.

El efecto del estrés en la pérdida del núcleo

Debido a la tensión, la tensión de compresión en el yugo del estator del motor de imán permanente se concentrará relativamente, lo que provocará pérdidas significativas y una degradación del rendimiento. Existe un problema significativo de pérdida de hierro en el yugo del estator del motor de imán permanente, especialmente en la unión de los dientes del estator con el yugo, donde la pérdida de hierro aumenta considerablemente debido a la tensión. Diversos estudios han demostrado mediante cálculos que la pérdida de hierro en los motores de imán permanente ha aumentado entre un 40 % y un 50 % debido a la influencia de la tensión de tracción, un valor sorprendente, lo que conlleva un aumento significativo de la pérdida total en los motores de imán permanente. Mediante análisis, también se puede observar que la pérdida de hierro del motor es la principal causa de pérdida causada por la influencia de la tensión de compresión en la formación del núcleo de hierro del estator. En el caso del rotor del motor, cuando el núcleo de hierro se somete a tensión de tracción centrífuga durante el funcionamiento, no solo no aumenta la pérdida de hierro, sino que también tiene un cierto efecto de mejora.

El efecto del estrés sobre la inductancia y el par

El rendimiento de inducción magnética del núcleo de hierro del motor se deteriora bajo las condiciones de tensión del mismo, y la inductancia del eje disminuye hasta cierto punto. En concreto, al analizar el circuito magnético de un motor de imán permanente, este consta principalmente de tres partes: el entrehierro, el imán permanente y el núcleo de hierro del rotor del estator. De estas, el imán permanente es la parte más importante. Por esta razón, cuando cambia el rendimiento de inducción magnética del núcleo de hierro del motor de imán permanente, no se producen cambios significativos en la inductancia del eje.

La parte del circuito magnético del eje, compuesta por el entrehierro y el núcleo del rotor del estator de un motor de imán permanente, es mucho menor que la resistencia magnética del imán permanente. Considerando la influencia de la tensión del núcleo, el rendimiento de la inducción magnética se deteriora y la inductancia del eje disminuye significativamente. Analice el impacto de las propiedades magnéticas de la tensión en el núcleo de hierro de un motor de imán permanente. A medida que disminuye el rendimiento de la inducción magnética del núcleo del motor, disminuye el enlace magnético del motor y, por lo tanto, el par electromagnético del motor.