Исследование различий в производительности двигателя с постоянными магнитами между магнитомягким композитным материалом и листовым материалом из кремнистой стали
Чжао Гуосинь и Конг Декай, исследователи из Школы электротехники Шэньянского технологического университета, написали в Журнале электротехнического машиностроения в 2018 году, что мягкие магнитные композитные материалы прессуются из частиц металлического порошка с изолирующей поверхностью и имеют небольшие потери на вихревые токи. Характеристики однополых полов были применены в последние годы, но их потеря гистерезиса велика, а магнитная проницаемость низкая. Поэтому конкретное применение и конкретное различие с характеристиками листа из кремнистой стали требуют дальнейших исследований.
В этой статье магнитные свойства магнитомягких композитов сначала проверяются методом кольцевого образца, и получаются кривая намагничивания без нагрузки и данные о потерях на разных частотах. Затем, чтобы сравнить и проанализировать разницу между магнитомягким композитным материалом и листовым материалом из кремнистой стали при применении в двигателе, были разработаны два синхронных двигателя с постоянными магнитами с использованием соответственно магнитно-мягкого композитного материала и листа из кремнистой стали и магнитного поля. потери железа и железо двух материалов были проанализированы и рассчитаны. Закон вариации на разных частотах. Наконец, разница между применением двух материалов в двигателе с постоянными магнитами была учтена в ходе испытания прототипа, точность расчета была проверена, и область применения мягкого магнитного композиционного материала была обобщена.
SoftMagnetic Composite Materials (SMC) получают с помощью технологии порошковой металлургии для предварительного смешивания высокочистого порошка железа с изолирующим слоем и органическим материалом. В последние годы он широко изучается и применяется в области двигателей и других областях [1] -4]. Характеристики материала SMC могут быть отлиты и отлиты напрямую, что делает конструкцию и электромагнитную конструкцию двигателя более гибкой и новой. Это открывает новое направление для применения и развития двигателя и привлекает многих исследователей [5-7].
Материалы SMC обладают высоким удельным сопротивлением и низкими потерями на вихревые токи, что делает материалы SMC более подходящими для использования в высокочастотных двигателях, но материалы SMC также имеют некоторые неизбежные недостатки, такие как низкая магнитная проницаемость и большие потери гистерезиса. Поэтому правила применения и характеристики материалов SMC в двигателях все еще нуждаются в дальнейших исследованиях.
В [7] двигатель материала SMC был полностью изучен. Обнаружено, что рабочие характеристики электродвигателей из листовых материалов на основе кремния и кремния различаются при разных скоростях и разных выходных мощностях. Когда двигатель выполнен на скорости 1000 об / мин и 625 об / мин, SMC Материал двигателя имеет низкий КПД. Когда ток двигателя равен 4А, КПД на 28% и 34,7% ниже, чем у двигателя из листовой кремниевой стали. Когда напряжение выше 1500 об / мин, КПД двигателя из материала SMC выше, что на 3% выше, чем у двигателя из листовой кремния.
В литературе [8] также проведено сравнение эффективности асинхронного двигателя из материала SMC и листового материала из кремнистой стали. Было обнаружено, что то же напряжение источника питания, КПД электродвигателя материала SMC ниже на 7%, но электродвигатель SMC более чувствителен к напряжению источника питания, после снижения напряжения источника питания КПД электродвигателя SMC его можно улучшить с 220 В до 180 В, и КПД увеличен на 4,7%. Однако КПД двигателя SMC ниже, чем у двигателя из листовой кремниевой стали. Когда напряжение питания составляет 220 В и 180 В, оно соответственно на 10,3% и 6,7% ниже.
Несмотря на то, что материал SMC уже имеет определенные исследовательские и прикладные основы, его характеристики, случаи, закономерности и характеристики листа из кремнистой стали на разных рабочих частотах еще требуют изучения.
Чтобы изучить характеристики материалов SMC и проанализировать разницу между ними и листами традиционной кремнистой стали, в этой статье сначала проверяются магнитные свойства материалов SMC модели Hoomas Somaloy700 и сравнивается их с обычно используемым листом кремнистой стали DW470 с толщиной 0.5mm. Два синхронных двигателя с постоянными магнитами одинакового размера и параметров были разработаны с использованием материала SMC и DW470 в качестве материала сердечника. Анализ магнитного поля и расчет потерь были выполнены на двух двигателях, а также были проанализированы характеристики и отличия прототипов, изготовленных из двух материалов. Наконец, был изготовлен прототип, и были проведены испытания, чтобы показать разницу в производительности между двумя прототипами.
В результате анализа и сравнения этой статьи характеристики материалов SMC могут быть обобщены, и может быть получена разница в производительности двигателя между материалом SMC и листовым материалом из кремнистой стали и применением материала SMC, что может обобщить правила применения. материалов SMC в мотор.
В заключение
Чтобы сравнить разницу в характеристиках между листовым материалом из кремнистой стали и магнитно-мягким композитным материалом в двигателе, были разработаны и изготовлены два синхронных двигателя с постоянными магнитами с материалом SMC и DW470 в качестве сердечника. В сочетании с конечно-элементным расчетом и экспериментальными исследованиями получены следующие результаты. В заключение:
1) Магнитные свойства материалов SMC были проверены на основе метода кольцевого образца. Получены кривые намагниченности и потери материалов SMC. По сравнению с DW470 магнитная проницаемость материалов SMC оказалась низкой. Увеличение выше, чем потеря. 400 Гц является ключевой точкой частоты. Когда частота ниже 400 Гц, потери в листовом материале из кремнистой стали меньше, чем в материале SMC. Когда частота выше 400 Гц, удельная потеря магнитно-мягкого композитного материала ниже, чем DW470. материал.
2) Согласно эксперименту без нагрузки, противоэлектродвижущая сила прототипа SMC меньше, чем у двигателя DW470, что согласуется с теоретическим расчетом, который подтверждает низкую магнитную проницаемость материала SMC. Испытание под нагрузкой двух прототипов показывает, что двигатель материала DW470 очень эффективен на частотах ниже 400 Гц, но с увеличением частоты разница в эффективности прототипа между двумя материалами становится все меньше и меньше. При 400 Гц обе частоты в основном одинаковы, что согласуется с теоретическим расчетом. Это показывает, что синхронный двигатель с постоянными магнитами SMC обладает хорошими характеристиками на средних и высоких частотах, что может компенсировать недостатки низкой магнитной проницаемости и потери гистерезиса, и имеет хорошие перспективы применения. ,
3) Поскольку материал SMC хрупок, его толщина должна быть соответствующим образом увеличена во время проектирования, и следует избегать как можно более острых краев и углов. После обработки он должен быть покрыт клеем или эпоксидной смолой для увеличения прочности сердечника и предотвращения образования «шлака».
