مطالعه تفاوت عملکرد موتور آهنربای دائمی بین مواد کامپوزیتی مغناطیسی نرم و مواد ورقه ای فولاد سیلیکون
ژائو گوکسین و کنگ دکا، محققان دانشکده برق دانشگاه صنعتی شنیانگ، در مجله مهندسی برق در سال 2018 نوشتند که مواد کامپوزیتی مغناطیسی نرم از ذرات پودر فلز با سطح عایق بندی شده و از دست دادن جریان الکتریکی کوچک جلوگیری می کنند. ویژگی های هم جنس در سال های اخیر مورد استفاده قرار گرفته است، اما از دست دادن هیسترزیس آنها بزرگ است و نفوذ پذیری مغناطیسی کم است. بنابراین، کاربرد خاص و تفاوت خاص با عملکرد ورق فولاد سیلیکونی نیاز به تحقیق بیشتری دارد.
در این مقاله، خواص مغناطیسی کامپوزیت های مغناطیسی نرم افزاری ابتدا توسط روش نمونه گیری حلقوی آزمایش می شود و منحنی خنثی سازی بارگیری و داده های از دست رفته در فرکانس های مختلف بدست می آید. سپس، به منظور مقایسه و تجزیه و تحلیل تفاوت مواد کامپوزیتی نرم مغناطیسی و مواد ورق فولاد سیلیکونی در نرم افزار موتور، دو موتور سنکرون داکت مغناطیسی دائمی با استفاده از مواد کامپوزیتی نرم نرم و ورق سیلیکون فولاد، و میدان مغناطیسی، از دست دادن آهن و آهن از دو ماده مورد تجزیه و تحلیل و محاسبه شد. قانون تنوع در فرکانس های مختلف. در نهایت، تفاوت استفاده از دو ماده در موتور مغناطیسی دائم توسط تست نمونه اولیه تسلط یافت، دقت محاسبات تایید شد، و محدوده کاربرد مواد کامپوزیتی مغناطیسی خلاصه شد.
مواد کامپوزیت SoftMagnetic (SMC) توسط تکنولوژی متالورژی پودر برای پیش مخلوط کردن پودر آهن خالص با لایه عایق و مواد آلی به دست می آید. در سال های اخیر، آن را به طور گسترده مورد مطالعه و کاربرد در زمینه موتور و زمینه های دیگر [1] -4]. ویژگی های مواد SMC را می توان به طور مستقیم قالب بندی و قالب بندی، که ساختار و طراحی الکترومغناطیسی موتور را انعطاف پذیر تر و رمان. این یک جهت جدید برای کاربرد و توسعه موتور است و بسیاری از محققان را جذب می کند [5-7].
مواد SMC داراي مقاومت بالا و از دست دادن جریان الکتریکی پایین هستند و مواد SMC را برای استفاده در موتورهای با فرکانس بالا مناسب می دانند، اما مواد SMC همچنین دارای برخی از کاستی های اجتناب ناپذیری مانند نفوذ پذیری کم مغناطیسی و از دست دادن هیسترزیس بزرگ است. بنابراین، قوانین کاربرد و ویژگی های مواد SMC در موتور هنوز نیازمند تحقیقات بیشتر است.
در [7]، موتور ماده SMC به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته است. مشخص شده است که عملکرد موتور SMC و مواد ورق فولادی سیلیکون با سرعت های مختلف و توان خروجی متفاوت متفاوت است. هنگامی که موتور در 1000r / min و 625r / min ساخته شده است، SMC موتور ماده راندمان کم است. هنگامی که جریان موتور 4A است، بهره وری 28٪ و 34.7٪ پایین تر از موتور ورق سیلیکون فولاد است. هنگامی که ولتاژ بالاتر از 1500r / min است، بهره وری موتور SMC بالاتر است، که 3٪ بالاتر از موتور فولادی سیلیکونی فولاد است.
ادبیات [8] نیز کارایی موتور القایی ساخته شده از مواد SMC مواد و ورق سیلیکون ورق فولادی را مقایسه کرد. یافته شد که همان ولتاژ منبع تغذیه، بهره وری موتور SMC 7٪ پایین تر است، اما موتور SMC نسبت به ولتاژ منبع تغذیه بیشتر حساس است، پس از کاهش ولتاژ منبع، بهره وری موتور SMC می تواند از 220V تا 180V بهبود یافته است بهره وری توسط 4.7٪ افزایش یافته است. با این حال، بهره وری از موتور SMC پایین تر از موتور ورق سیلیکون فولاد است. هنگامی که ولتاژ منبع تغذیه 220 و 180 ولت است، به ترتیب 10.3 و 6.7 درصد پایین تر است.
گرچه ماده SMC در حال حاضر مبتنی بر تحقیق و کاربرد خاص است، اما ویژگی ها، موارد، قوانین و خصوصیات ورق فولاد سیلیکونی در فرکانس های مختلف عملکرد هنوز باید مورد بررسی قرار گیرد.
به منظور بررسی ویژگی های مواد SMC و تجزیه و تحلیل تفاوت بین آنها و ورق های فولاد سنتی سنتی، این مقاله در ابتدا خواص مغناطیسی مواد SMC از Hoomas مدل Somaloy700 را آزمایش می کند و آنها را با ورق فولاد سیلیکونی DW470 با ضخامت 0.5 میلیمتر دو موتور سیکل مغناطیسی دائمی از همان اندازه و پارامترها با مواد SMC و DW470 به عنوان مواد اصلی طراحی شده است. تجزیه و تحلیل میدان مغناطیسی و محاسبه از دست دادن بر روی دو موتور انجام شد و ویژگی ها و تفاوت های نمونه های اولیه ساخته شده توسط دو ماده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در نهایت، نمونه اولیه ساخته شد و تست ها برای نشان دادن تفاوت در عملکرد بین دو نمونه انجام شد.
از طریق تجزیه و تحلیل و مقایسه این مقاله، ویژگی های مواد SMC را می توان خلاصه کرد و تفاوت عملکرد موتور بین مواد SMC و مواد ورق فولادی سیلیکون و استفاده از مواد SMC را می توان بدست آورد که می تواند قواعد مربوط به برنامه را خلاصه کند از مواد SMC در موتور.
در نتیجه
به منظور مقایسه عملکرد عملکرد بین مواد ورق فولاد سیلیکون و مواد کامپوزیتی مغناطیسی نرم در موتور، دو موتور سنکرون مغناطیسی دائمی با مواد SMC و DW470 به عنوان هسته طراحی و تولید می شوند. همراه با محاسبه عناصر محدود و تحقیق تجربی، نتایج زیر به دست می آید. در نتیجه:
1) خواص مغناطیسی مواد SMC بر اساس روش نمونه گیری حلقه ای آزمایش شده است. منحنی های مغناطیسی و منحنی های از دست دادن مواد SMC بدست آمد. در مقایسه با DW470، نفوذپذیری مغناطیسی مواد SMC کم است. افزایش بیشتر از دست دادن است. 400Hz یک نقطه فرکانسی کلیدی است. هنگامی که فرکانس پایین تر از 400Hz باشد، از دست دادن مواد ورقه ای سیلیکون کوچکتر از مواد SMC است. هنگامی که فرکانس بالاتر از 400Hz است، از دست دادن خاص مواد کامپوزیتی مغناطیسی نرم کمتر از DW470 است. مواد
2) با توجه به آزمایش بدون بار، نیروی الکترومغناطیسی عقب نمونه SMC کوچکتر از موتور DW470 است، که مطابق با محاسبات نظری است که نشان دهنده نفوذپذیری پایین مغناطیسی مواد SMC است. آزمایش بار از دو نمونه نشان می دهد که موتور ماده DW470 در فرکانس های کمتر از 400 هرتز بسیار کارآمد است، اما با افزایش فرکانس، تفاوت در کارایی نمونه اولیه دو ماده کوچکتر و کوچکتر می شود. در 400 هرتز، هر دو فرکانس اساسا یکسان است، که با محاسبه نظری سازگار است. این نشان می دهد که موتور سنکرون مغناطیسی دائمی SMC دارای عملکرد خوبی در فرکانس متوسط و بالا است که می تواند کمبود نفوذ پذیری مغناطیسی کم و از دست دادن هیسترزیس را جبران کند و چشم انداز کاربرد خوبی دارد. .
3) از آنجا که ماده SMC شکننده است، ضخامت باید در طول طراحی مناسب باشد، و باید لبه ها و گوشه های تیز را تا آنجا که ممکن است اجتناب شود. پس از پردازش، باید با چسب یا رزین اپوکسی پوشش داده شود تا قدرت هسته را افزایش دهد و از "سرباره" جلوگیری کند.
