Nghiên cứu sự khác biệt về hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu giữa vật liệu composite mềm từ tính và vật liệu thép tấm silicon
Zhao Guoxin và Kong Decai, các nhà nghiên cứu của Trường Kỹ thuật Điện của Đại học Công nghệ Thẩm Dương, đã viết trên Tạp chí Kỹ thuật Điện tử năm 2018 rằng vật liệu composite từ mềm được ép từ các hạt bột kim loại có bề mặt cách điện và có dòng điện xoáy nhỏ. Các đặc điểm của người đồng giới đã được áp dụng trong những năm gần đây, nhưng độ trễ trễ của họ là lớn và tính thấm từ tính thấp. Do đó, ứng dụng cụ thể và sự khác biệt cụ thể với hiệu suất của tấm thép silicon cần được nghiên cứu thêm.
Trong bài báo này, các tính chất từ của vật liệu tổng hợp từ mềm được thử nghiệm đầu tiên bằng phương pháp mẫu hình khuyên, và thu được đường cong từ hóa không tải và dữ liệu tổn thất ở các tần số khác nhau. Sau đó, để so sánh và phân tích sự khác biệt giữa vật liệu composite từ mềm và vật liệu tấm thép silicon trong ứng dụng động cơ, hai động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu được thiết kế sử dụng vật liệu composite mềm từ tính và tấm thép silicon tương ứng và từ trường, tổn thất sắt và sắt của hai vật liệu đã được phân tích và tính toán. Quy luật biến đổi ở các tần số khác nhau. Cuối cùng, sự khác biệt giữa ứng dụng của hai vật liệu trong động cơ nam châm vĩnh cửu đã được làm chủ bằng thử nghiệm nguyên mẫu, độ chính xác của phép tính đã được xác minh và phạm vi ứng dụng của vật liệu composite từ mềm đã được tóm tắt.
Vật liệu composite mềm từ tính (SMC) thu được bằng công nghệ luyện kim bột để trộn trước bột sắt có độ tinh khiết cao với lớp cách điện và vật liệu hữu cơ. Trong những năm gần đây, nó đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực động cơ và các lĩnh vực khác [1] -4]. Các đặc tính của vật liệu SMC có thể được đúc và đúc trực tiếp, điều này làm cho cấu trúc và thiết kế điện từ của động cơ linh hoạt và mới lạ hơn. Nó mở ra một hướng mới cho ứng dụng và phát triển động cơ và thu hút nhiều nhà nghiên cứu [5-7].
Vật liệu SMC có điện trở suất cao và tổn thất dòng điện xoáy thấp, làm cho vật liệu SMC phù hợp hơn để sử dụng cho động cơ tần số cao, nhưng vật liệu SMC cũng có một số thiếu sót không thể tránh khỏi, như độ thấm từ thấp và mất độ trễ lớn. Do đó, các quy tắc ứng dụng và đặc tính của vật liệu SMC trong động cơ vẫn cần nghiên cứu thêm.
Trong [7], động cơ vật liệu SMC đã được nghiên cứu đầy đủ. Người ta thấy rằng hiệu suất động cơ của vật liệu tấm thép và silicon là khác nhau ở tốc độ khác nhau và công suất đầu ra khác nhau. Khi động cơ được chế tạo ở tốc độ 1000r / phút và 625r / phút, SMC Động cơ vật liệu có hiệu suất thấp. Khi dòng điện động cơ là 4A, hiệu suất thấp hơn 28% và 34,7% so với động cơ thép tấm silicon. Khi điện áp trên 1500r / phút, hiệu suất động cơ vật liệu SMC cao hơn, cao hơn 3% so với động cơ thép tấm silicon.
Văn học [8] cũng so sánh hiệu quả của động cơ cảm ứng làm từ vật liệu SMC và vật liệu thép tấm silicon. Người ta nhận thấy rằng cùng một điện áp cung cấp điện, hiệu suất động cơ vật liệu SMC thấp hơn 7%, nhưng động cơ SMC nhạy hơn với điện áp nguồn, sau khi giảm điện áp nguồn, hiệu suất động cơ SMC có thể được cải thiện từ 220 V đến 180V, và hiệu quả được tăng 4,7%. Tuy nhiên, hiệu quả của động cơ SMC thấp hơn so với động cơ thép tấm silicon. Khi điện áp nguồn là 220 V và 180V, thấp hơn lần lượt là 10,3% và 6,7%.
Mặc dù vật liệu SMC đã có một cơ sở nghiên cứu và ứng dụng nhất định, nhưng các đặc tính, dịp, định luật và đặc tính của tấm thép silicon ở các tần số hoạt động khác nhau vẫn cần được nghiên cứu.
Để nghiên cứu các đặc tính của vật liệu SMC và phân tích sự khác biệt giữa chúng và các tấm thép silicon truyền thống, bài viết này trước hết kiểm tra tính chất từ của vật liệu SMC của mô hình Hoomas Somaloy700, và so sánh chúng với tấm thép silic DW470 thường được sử dụng với độ dày 0,5mm. Hai động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có cùng kích thước và thông số được thiết kế với vật liệu SMC và DW470 làm vật liệu cốt lõi. Phân tích từ trường và tính toán tổn thất được thực hiện trên hai động cơ, và các đặc tính và sự khác biệt của các nguyên mẫu được tạo ra bởi hai vật liệu đã được phân tích. Cuối cùng, nguyên mẫu đã được chế tạo và các thử nghiệm đã được thực hiện để cho thấy sự khác biệt về hiệu suất giữa hai nguyên mẫu.
Thông qua việc phân tích và so sánh bài báo này, có thể tóm tắt các đặc tính của vật liệu SMC và sự khác biệt về hiệu suất động cơ giữa vật liệu tấm thép và vật liệu thép silic và ứng dụng của vật liệu SMC, có thể tóm tắt các quy tắc cho ứng dụng vật liệu SMC trong động cơ.
cuối cùng
Để so sánh sự khác biệt về hiệu suất giữa vật liệu thép tấm silicon và vật liệu composite từ mềm trong động cơ, hai động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu với vật liệu SMC và DW470 làm lõi được thiết kế và sản xuất. Kết hợp với tính toán phần tử hữu hạn và nghiên cứu thực nghiệm, thu được các kết quả sau. cuối cùng:
1) Tính chất từ của vật liệu SMC được kiểm tra dựa trên phương pháp mẫu vòng. Các đường cong từ hóa và đường cong mất mát của vật liệu SMC đã thu được. So với DW470, tính thấm từ của vật liệu SMC được tìm thấy là thấp. Mức tăng cao hơn mức mất. 400Hz là một điểm tần số quan trọng. Khi tần số dưới 400Hz, tổn thất của vật liệu thép tấm silicon nhỏ hơn so với vật liệu SMC. Khi tần số cao hơn 400Hz, tổn thất riêng của vật liệu composite mềm từ tính thấp hơn DW470. vật chất.
2) Theo thí nghiệm không tải, lực điện động ngược của nguyên mẫu SMC nhỏ hơn động cơ DW470, phù hợp với tính toán lý thuyết, xác minh tính thấm từ tính thấp của vật liệu SMC. Thử nghiệm tải của hai nguyên mẫu cho thấy động cơ vật liệu DW470 có hiệu suất cao ở tần số dưới 400 Hz, nhưng khi tần số tăng, sự khác biệt về hiệu suất nguyên mẫu giữa hai vật liệu ngày càng nhỏ hơn. Ở tần số 400 Hz, cả hai tần số về cơ bản là giống nhau, phù hợp với tính toán lý thuyết. Nó cho thấy rằng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu SMC có hiệu suất tốt ở tần số trung bình và cao, có thể bù đắp những thiếu sót của tính thấm từ tính thấp và mất độ trễ, và có triển vọng ứng dụng tốt. .
3) Vì vật liệu SMC dễ vỡ nên độ dày phải được tăng lên một cách thích hợp trong quá trình thiết kế, và nên tránh các cạnh và góc nhọn càng nhiều càng tốt. Sau khi xử lý, cần phủ keo hoặc nhựa epoxy để tăng cường độ của lõi và ngăn chặn xỉ xỉ.
