L'effet de la contrainte du noyau de fer sur les performances des moteurs à aimants permanents

L'effet de la contrainte du noyau de fer sur les performances deMoteurs à aimants permanents

Le développement rapide de l'économie a favorisé la professionnalisation de l'industrie des moteurs à aimants permanents, imposant des exigences plus élevées en matière de performances, de normes techniques et de stabilité de fonctionnement des produits. Pour que les moteurs à aimants permanents puissent s'étendre à un champ d'application plus large, il est nécessaire d'améliorer leurs performances à tous les niveaux, afin d'atteindre un niveau de qualité et de performance global plus élevé.

Pour les moteurs à aimants permanents, le noyau de fer est un composant essentiel. Pour le choix du matériau du noyau, il est nécessaire de déterminer si la conductivité magnétique répond aux besoins du moteur. L'acier électrique est généralement choisi comme matériau de noyau pour les moteurs à aimants permanents, principalement en raison de sa bonne conductivité magnétique.

Le choix des matériaux du noyau du moteur a un impact majeur sur les performances globales et la maîtrise des coûts des moteurs à aimants permanents. Lors de la fabrication, de l'assemblage et de l'exploitation des moteurs à aimants permanents, certaines contraintes se forment sur le noyau. Cependant, ces contraintes affectent directement la conductivité magnétique de la tôle d'acier électrique, entraînant une baisse variable de cette conductivité. Les performances du moteur à aimants permanents diminuent alors et les pertes augmentent.

Lors de la conception et de la fabrication de moteurs à aimants permanents, les exigences en matière de sélection et d'utilisation des matériaux sont de plus en plus strictes, s'approchant même des normes et des niveaux de performance limites. En tant que matériau de base des moteurs à aimants permanents, l'acier électrique doit répondre à des exigences de précision très élevées dans les technologies d'application concernées et permettre un calcul précis des pertes fer afin de répondre aux besoins réels.

La méthode traditionnelle de conception des moteurs utilisée pour calculer les caractéristiques électromagnétiques de l'acier électrique est manifestement imprécise, car elle est principalement utilisée dans des conditions conventionnelles et les résultats de calcul présentent des écarts importants. Par conséquent, une nouvelle méthode de calcul est nécessaire pour calculer avec précision la conductivité magnétique et les pertes fer de l'acier électrique sous contrainte, afin d'optimiser l'utilisation des matériaux à noyau de fer et d'améliorer les indicateurs de performance, tels que le rendement des moteurs à aimants permanents.

Zheng Yong et d'autres chercheurs se sont penchés sur l'impact des contraintes du noyau sur les performances des moteurs à aimants permanents et ont combiné des analyses expérimentales pour explorer les mécanismes pertinents des propriétés magnétiques sous contrainte et des performances de perte de fer sous contrainte des matériaux du noyau de ces moteurs. En fonctionnement, les contraintes exercées sur le noyau de fer d'un moteur à aimants permanents sont influencées par diverses sources de contraintes, chacune présentant des propriétés très différentes.

Concernant la forme de contrainte du noyau du stator des moteurs à aimants permanents, les sources de formation incluent le poinçonnage, le rivetage, le laminage, l'assemblage par interférence du carter, etc. L'effet de contrainte causé par l'assemblage par interférence du carter présente la zone d'impact la plus importante et la plus significative. Pour le rotor d'un moteur à aimants permanents, les principales sources de contrainte sont les contraintes thermiques, la force centrifuge, la force électromagnétique, etc. Comparé aux moteurs ordinaires, la vitesse normale d'un moteur à aimants permanents est relativement élevée, et une structure d'isolation magnétique est également installée au niveau du noyau du rotor.

Par conséquent, la contrainte centrifuge est la principale source de contrainte. La contrainte du noyau statorique générée par l'assemblage d'interférence du carter du moteur à aimants permanents se présente principalement sous forme de contrainte de compression, et son point d'action est concentré dans la culasse du noyau statorique du moteur, la direction de la contrainte étant circonférentielle tangentielle. La contrainte créée par la force centrifuge du rotor du moteur à aimants permanents est une contrainte de traction, qui agit presque entièrement sur le noyau de fer du rotor. La contrainte centrifuge maximale agit à l'intersection du pont d'isolation magnétique du rotor du moteur à aimants permanents et de la nervure de renfort, ce qui facilite la dégradation des performances dans cette zone.

L'effet de la contrainte du noyau de fer sur le champ magnétique des moteurs à aimants permanents

L'analyse des variations de densité magnétique des composants clés des moteurs à aimants permanents a révélé que, sous l'effet de la saturation, aucune variation significative de la densité magnétique n'était observée au niveau des nervures de renfort et des ponts d'isolation magnétique du rotor. La densité magnétique du stator et du circuit magnétique principal du moteur varie significativement. Ceci peut également expliquer l'effet de la contrainte du noyau sur la distribution de la densité magnétique et la conductivité magnétique du moteur pendant son fonctionnement.

L'effet du stress sur la perte de noyau

Sous l'effet des contraintes, la contrainte de compression au niveau de la culasse du stator du moteur à aimants permanents est relativement concentrée, ce qui entraîne des pertes importantes et une dégradation des performances. Un problème important de perte fer se pose au niveau de la culasse du stator, notamment à la jonction des dents du stator et de la culasse, où la perte fer augmente le plus sous l'effet des contraintes. Des recherches ont montré, par calcul, que la perte fer des moteurs à aimants permanents a augmenté de 40 à 50 % sous l'effet de la contrainte de traction, ce qui reste étonnant, entraînant une augmentation significative de la perte totale des moteurs à aimants permanents. L'analyse a également montré que la perte fer du moteur est la principale forme de perte causée par l'influence de la contrainte de compression sur la formation du noyau de fer du stator. Pour le rotor du moteur, lorsque le noyau de fer est soumis à une contrainte de traction centrifuge pendant le fonctionnement, non seulement la perte fer n'augmente pas, mais elle a même un certain effet d'amélioration.

L'effet de la contrainte sur l'inductance et le couple

Les performances d'induction magnétique du noyau de fer du moteur se dégradent sous l'effet des contraintes, et l'inductance de l'arbre diminue dans une certaine mesure. L'analyse du circuit magnétique d'un moteur à aimants permanents révèle que ce circuit comprend principalement trois éléments : l'entrefer, l'aimant permanent et le noyau de fer du stator et du rotor. L'aimant permanent est le composant le plus important. Par conséquent, une variation des performances d'induction magnétique du noyau de fer du moteur à aimants permanents ne peut entraîner de variations significatives de l'inductance de l'arbre.

La résistance magnétique de l'arbre, composée de l'entrefer et du noyau du stator et du rotor d'un moteur à aimant permanent, est bien inférieure à celle de l'aimant permanent. Compte tenu de l'influence des contraintes du noyau, les performances d'induction magnétique se dégradent et l'inductance de l'arbre diminue significativement. Analysez l'impact des propriétés magnétiques sous contrainte sur le noyau de fer d'un moteur à aimant permanent. À mesure que les performances d'induction magnétique du noyau du moteur diminuent, la liaison magnétique du moteur diminue, et le couple électromagnétique du moteur à aimant permanent diminue également.