وقد شجعت التنمية الاقتصادية السريعة على مواصلة تشكيل اتجاه التخصص محرك مغناطيسي دائم الصناعة وطرح متطلبات أعلى للأداء المتعلق بالمحركات والمعايير الفنية واستقرار تشغيل المنتج. ولتحقيق التطوير، يجب تعزيز الأداء ذي الصلة من جميع الجوانب، بحيث يمكن أن تصل مؤشرات الجودة والأداء الشاملة للمحرك إلى مستوى أعلى.
بالنسبة للمحركات ذات المغناطيس الدائم، يعد القلب الحديدي جزءًا مهمًا جدًا من المحرك. لاختيار المواد الأساسية الحديدية، من الضروري النظر بشكل كامل فيما إذا كانت النفاذية المغناطيسية يمكن أن تلبي احتياجات العمل لمحركات المغناطيس الدائم. عادة، تختار المحركات ذات المغناطيس الدائم الفولاذ الكهربائي كمادة أساسية. السبب الرئيسي هو أن الفولاذ الكهربائي يعمل بشكل أفضل من حيث النفاذية المغناطيسية.
إن اختيار المادة الأساسية للمحرك له تأثير مهم جدًا على الأداء العام لمحرك المغناطيس الدائم والتحكم في تكلفة المحرك. عندما يتم تصنيع محرك المغناطيس الدائم وتجميعه وتشغيله رسميًا، سيتم تشكيل ضغط معين على القلب الحديدي. إن وجود الإجهاد سيؤثر بشكل مباشر على النفاذية المغناطيسية لصفائح الفولاذ الكهربائية، مما يؤدي إلى درجات متفاوتة من الانخفاض في النفاذية المغناطيسية، مما سيؤدي إلى تقليل أداء محرك المغناطيس الدائم وزيادة فقدان المحرك.
في تصميم وتصنيع المحركات ذات المغناطيس الدائم، تزداد متطلبات اختيار المواد واستخدامها بشكل متزايد، حتى أنها تقترب من المعايير الحدية ومستويات أداء المواد. باعتبارها المادة الأساسية للمحركات ذات المغناطيس الدائم، يجب أن يفي الفولاذ الكهربائي، في تكنولوجيا التطبيقات ذات الصلة والحساب الدقيق لفقد الحديد، وما إلى ذلك، بمتطلبات الدقة العالية جدًا من أجل تلبية الاحتياجات الفعلية.
من الواضح أنه من غير الدقيق حساب الخصائص الكهرومغناطيسية للفولاذ الكهربائي باستخدام طريقة تصميم المحرك التقليدي المستخدمة في الماضي، لأن هذه الطرق التقليدية تستهدف بشكل أساسي الظروف التقليدية، وستكون نتائج الحساب لها انحرافات كبيرة. ولذلك، هناك حاجة إلى طريقة حسابية جديدة لحساب النفاذية المغناطيسية وفقدان الحديد للصلب الكهربائي بدقة تحت ظروف مجال الضغط، بحيث يكون مستوى تطبيق المواد الأساسية أعلى، وسوف تصل الكفاءة ومؤشرات الأداء الأخرى لمحركات المغناطيس الدائم مستوى أعلى.
ركز الباحثون على تأثير الإجهاد الأساسي على أداء محركات المغناطيس الدائم، جنبًا إلى جنب مع التحليل التجريبي، وناقشوا الآليات ذات الصلة لخصائص الإجهاد المغناطيسي وخصائص فقدان الحديد الإجهادي للمواد الأساسية لمحرك المغناطيس الدائم. هناك العديد من مصادر الإجهاد التي تؤثر على إجهاد القلب الحديدي في ظل ظروف عمل المحركات ذات المغناطيس الدائم، كما تقدم مصادر الإجهاد المختلفة العديد من الخصائص المختلفة تمامًا.
من منظور شكل الإجهاد للنواة الثابتة لمحرك المغناطيس الدائم، تشمل مصادر تكوينه التثقيب والتثبيت والتصفيح وتجميع التداخل للغلاف، وما إلى ذلك، وأكبر وأهم منطقة تأثير هي تأثير الإجهاد الناجم عن تجميع التداخل للغلاف. بالنسبة لدوار محرك المغناطيس الدائم، فإن مصادر الضغط التي يتحملها تشمل بشكل أساسي الإجهاد الحراري، وقوة الطرد المركزي، والقوة الكهرومغناطيسية، وما إلى ذلك. بالمقارنة مع المحركات العادية، يتمتع محرك المغناطيس الدائم بسرعة عالية نسبيًا في ظل الظروف العادية، وفي الوقت نفسه، فهو من الضروري وضع هيكل عزل مغناطيسي في قلب الدوار.
ولذلك، فإن الإجهاد الطارد المركزي هو المصدر الأكثر أهمية للإجهاد. يوجد الضغط الأساسي للجزء الثابت الناتج عن تجميع التداخل بغلاف محرك المغناطيس الدائم بشكل أساسي في شكل إجهاد ضاغط، وتتركز نقطة عمله على نير الجزء الثابت للمحرك، ويكون اتجاه الضغط مماسيًا للمحيط . إن طبيعة الإجهاد المتكون من قوة الطرد المركزي للمحرك الدوار ذو المغناطيس الدائم هي إجهاد الشد، الذي يؤثر بالكامل تقريبًا على القلب الحديدي للدوار، أقصى إجهاد طرد مركزي له يعمل على المكان الذي يوجد فيه جسر العزل المغناطيسي لمحرك المغناطيس الدائم يلتقي الدوار مع ضلع التسليح، مما يجعل هذا الجزء عرضة لتدهور الأداء.
تأثير إجهاد نواة الحديد على المجال المغناطيسي لمحرك المغناطيس الدائم
يتم تحليل تغيرات الكثافة المغناطيسية في الأجزاء الرئيسية لمحرك المغناطيس الدائم. تحت تأثير التشبع، لا تتغير الكثافة المغناطيسية لأضلاع المحرك الدوار وجسور العزل المغناطيسي كثيرًا. هناك تغييرات كبيرة جدًا في الكثافة المغناطيسية للجزء الثابت للمحرك والدائرة المغناطيسية الرئيسية. يمكن أن يفسر هذا أيضًا تأثير الضغط الأساسي على توزيع الكثافة المغناطيسية والنفاذية المغناطيسية لمحرك المغناطيس الدائم أثناء التشغيل.
تأثير الإجهاد على الخسارة الأساسية
بسبب الإجهاد، فإن ضغط الضغط على الجزء الثابت من الجزء الثابت لمحرك المغناطيس الدائم سوف يتركز نسبيًا، وسيكون فقدان هذا الجزء كبيرًا، وسوف يتدهور الأداء بشكل كبير. وتتأثر الخسارة بالضغوط التي تزيد أكثر من غيرها. ومن خلال الحساب وجد أن فقدان الحديد في المحركات ذات المغناطيس الدائم يزيد بنسبة 40%-50% بسبب تأثير إجهاد الشد. هذه الزيادة مذهلة جدًا، لذا فهي تسبب أيضًا زيادة كبيرة في إجمالي الفقد في محركات المغناطيس الدائم. من خلال التحليل، يمكن أيضًا العثور على أن فقدان الحديد للمحرك هو شكل الفقد الرئيسي لنواة الجزء الثابت الناتج عن تأثير إجهاد الضغط. بالنسبة لدوار المحرك، يكون قلب الحديد تحت حالة إجهاد الشد بالطرد المركزي في حالة التشغيل، الأمر الذي لن يؤدي فقط إلى زيادة فقدان قلب الحديد ولكن سيكون له أيضًا تأثير تحسين معين.
تأثير الإجهاد على الحث وعزم الدوران
يتدهور أداء الحث المغناطيسي لقلب المحرك في حالة الضغط الأساسي، وستنخفض محاثة العمود إلى حد ما. على وجه التحديد، يتم تحليل الدائرة المغناطيسية لمحرك المغناطيس الدائم. تشتمل الدائرة المغناطيسية للعمود بشكل أساسي على ثلاثة أجزاء: فجوة الهواء، والمغناطيس الدائم، والجزء الثابت والدوار. من بينها، المغناطيس الدائم هو الجزء الأكثر أهمية. لهذا السبب، عندما يتغير أداء الحث المغناطيسي لقلب محرك المغناطيس الدائم، لا يمكن أن يسبب تغييرًا كبيرًا في محاثة العمود.
يتكون جزء الدائرة المغناطيسية للعمود من فجوة الهواء لمحرك المغناطيس الدائم والجزء الثابت والدوار أصغر بكثير من ممانعة المغناطيس الدائم. يتم أخذ تأثير الضغط الأساسي في الاعتبار بالكامل، ويتدهور أداء الحث المغناطيسي، وسيتم تقليل محاثة العمود بشكل كبير. تم تحليل تأثير خصائص الإجهاد المغناطيسي لقلب محرك المغناطيس الدائم. مع انخفاض أداء الحث المغناطيسي لقلب المحرك، ينخفض ارتباط التدفق للمحرك، كما سينخفض عزم الدوران الكهرومغناطيسي لمحرك المغناطيس الدائم.
