Studie zum Leistungsunterschied des Permanentmagnetmotors zwischen weichmagnetischem Verbundmaterial und Siliziumstahlblech

Studie zum Leistungsunterschied des Permanentmagnetmotors zwischen weichmagnetischem Verbundmaterial und Siliziumstahlblech

Zhao Guoxin und Kong Decai, Forscher der School of Electrical Engineering der Shenyang University of Technology, schrieben 2018 im Journal of Electrotechnical Engineering, dass weichmagnetische Verbundwerkstoffe aus Metallpulverpartikeln mit isolierender Oberfläche gepreßt werden und einen geringen Wirbelstromverlust haben. Die Eigenschaften des gleichen Geschlechts wurden in den letzten Jahren angewandt, aber der Hystereseverlust ist groß und die magnetische Permeabilität ist gering. Daher müssen die spezifische Anwendung und der spezifische Unterschied bei der Leistung des Siliziumstahlblechs weiter erforscht werden.

In diesem Artikel werden zunächst die magnetischen Eigenschaften von weichmagnetischen Verbundstoffen durch das Ringprobenverfahren getestet, und die Magnetisierungskurve ohne Last und die Verlustdaten bei verschiedenen Frequenzen werden erhalten. Um den Unterschied zwischen dem weichmagnetischen Verbundmaterial und dem Siliziumstahlblechmaterial in der Motoranwendung zu vergleichen und zu analysieren, wurden zwei Permanentmagnet-Synchronmotoren unter Verwendung eines weichmagnetischen Verbundmaterials bzw. Siliziumstahlblechs und des Magnetfelds entworfen. Eisenverlust und Eisen der beiden Materialien wurden analysiert und berechnet. Das Gesetz der Variation bei verschiedenen Frequenzen. Schließlich wurde der Unterschied zwischen der Anwendung der beiden Materialien im Permanentmagnetmotor durch den Prototypentest beherrscht, die Genauigkeit der Berechnung wurde verifiziert und der Anwendungsbereich des weichmagnetischen Verbundmaterials wurde zusammengefasst.

SoftMagnetic Composite Materials (SMC) werden durch pulvermetallurgische Technologie zum Vormischen von hochreinem Eisenpulver mit Isolierschicht und organischem Material erhalten. In den letzten Jahren wurde es auf dem Gebiet der Motoren und anderer Bereiche umfassend untersucht und angewendet [1] -4]. Die Eigenschaften des SMC-Materials können direkt geformt und geformt werden, wodurch die Struktur und das elektromagnetische Design des Motors flexibler und neuer werden. Es eröffnet eine neue Richtung für die Anwendung und Entwicklung des Motors und zieht viele Forscher an [5-7].

SMC-Materialien haben einen hohen spezifischen Widerstand und einen geringen Wirbelstromverlust, wodurch die SMC-Materialien für die Verwendung in Hochfrequenzmotoren besser geeignet sind, aber SMC-Materialien haben auch einige unvermeidliche Nachteile, wie eine geringe magnetische Permeabilität und einen großen Hystereseverlust. Daher müssen die Anwendungsregeln und -merkmale von SMC-Materialien in Motoren noch weiter erforscht werden.

In [7] wurde der SMC-Materialmotor vollständig untersucht. Es wurde festgestellt, dass die Motorleistung von SMC- und Siliziumstahlblechmaterialien bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und unterschiedlichen Ausgangsleistungen unterschiedlich ist. Wenn der Motor mit 1000 U / min und 625 U / min hergestellt wird, hat der Materialmotor einen geringen Wirkungsgrad. Wenn der Motorstrom 4 A beträgt, ist der Wirkungsgrad 28% und 34,7% niedriger als der des Siliziumstahlblechs. Wenn die Spannung über 1500 U / min liegt, ist der Motorwirkungsgrad des SMC-Materials höher, was 3% höher ist als der des Siliziumstahlmotors.

Literatur [8] verglich auch die Effizienz eines Induktionsmotors aus SMC-Material und Siliziumstahlblech. Es wurde festgestellt, dass die gleiche Energieversorgungsspannung, der SMC-Materialmotorwirkungsgrad, um 7% niedriger ist, aber der SMC-Motor ist empfindlicher für die Energieversorgungsspannung, nachdem er die Energieversorgungsspannung reduziert hat, und der SMC-Motorwirkungsgrad der Wirkungsgrad wird um 4,7% gesteigert. Der Wirkungsgrad des SMC-Motors ist jedoch niedriger als der des Siliziumstahlmotors. Wenn die Versorgungsspannung 220 V und 180 V beträgt, ist sie um 10,3% bzw. 6,7% niedriger.

Obwohl das SMC-Material bereits eine bestimmte Forschungs- und Anwendungsbasis hat, müssen seine Eigenschaften, Anlässe, Gesetze und Eigenschaften des Siliziumstahlblechs bei verschiedenen Betriebsfrequenzen noch untersucht werden.

Um die Eigenschaften von SMC-Werkstoffen zu untersuchen und deren Unterschiede zu herkömmlichen Siliziumstahlblechen zu untersuchen, werden in diesem Artikel zunächst die magnetischen Eigenschaften von SMC-Werkstoffen des Hoomas-Modells Somaloy700 untersucht und mit dem üblicherweise verwendeten Siliziumstahlblech DW470 mit einer Dicke von 2 verglichen 0,5 mm. Zwei Permanentmagnet-Synchronmotoren gleicher Größe und Parameter wurden mit SMC-Material und DW470 als Kernmaterial konstruiert. Die Magnetfeldanalyse und die Verlustberechnung wurden an beiden Motoren durchgeführt und die Eigenschaften und Unterschiede der Prototypen der beiden Materialien wurden analysiert. Schließlich wurde der Prototyp hergestellt und Tests wurden durchgeführt, um den Leistungsunterschied zwischen den beiden Prototypen zu zeigen.

Durch die Analyse und den Vergleich dieses Papiers können die Eigenschaften von SMC-Materialien zusammengefasst werden, und der Unterschied der Motorleistung zwischen SMC-Material und Siliziumstahlblechmaterial sowie der Einsatz von SMC-Material kann erhalten werden, wodurch die Regeln für die Anwendung zusammengefasst werden können von SMC-Materialien im Motor.

abschließend

Um den Leistungsunterschied zwischen Siliziumstahlblech und weichmagnetischem Verbundmaterial im Motor zu vergleichen, werden zwei Permanentmagnet-Synchronmotoren mit SMC-Material und DW470 als Kern entwickelt und hergestellt. In Kombination mit der Finite-Elemente-Berechnung und experimentellen Untersuchungen werden die folgenden Ergebnisse erhalten. abschließend:

1) Die magnetischen Eigenschaften von SMC-Materialien wurden basierend auf dem Ringprobenverfahren getestet. Die Magnetisierungskurven und Verlustkurven von SMC-Materialien wurden erhalten. Verglichen mit DW470 erwies sich die magnetische Permeabilität von SMC-Materialien als gering. Der Anstieg ist höher als der Verlust. 400Hz ist ein wichtiger Frequenzpunkt. Wenn die Frequenz unter 400 Hz liegt, ist der Verlust von Siliziumstahlblechmaterial geringer als der von SMC-Material. Wenn die Frequenz höher als 400 Hz ist, ist der spezifische Verlust an weichmagnetischem Verbundmaterial geringer als bei DW470. Material.

2) Gemäß dem Leerlaufversuch ist die elektromotorische Gegenkraft des SMC-Prototyps geringer als die des DW470-Motors, was mit der theoretischen Berechnung übereinstimmt, die die geringe magnetische Permeabilität des SMC-Materials belegt. Der Belastungstest der beiden Prototypen zeigt, dass der DW470-Materialmotor bei Frequenzen unter 400 Hz sehr effizient ist. Mit zunehmender Frequenz wird der Unterschied zwischen den beiden Materialien jedoch immer geringer. Bei 400 Hz sind beide grundsätzlich gleich, was mit der theoretischen Berechnung übereinstimmt. Es zeigt, dass der SMC-Permanentmagnet-Synchronmotor eine gute Leistung bei mittleren und hohen Frequenzen aufweist, was die Nachteile der geringen magnetischen Permeabilität und des Hystereseverlusts ausgleichen kann, und er bietet gute Anwendungsmöglichkeiten. .

3) Da das SMC-Material zerbrechlich ist, sollte die Dicke während des Designs entsprechend erhöht werden, und die scharfen Kanten und Ecken sollten so weit wie möglich vermieden werden. Nach der Verarbeitung sollte es mit Klebstoff oder Epoxidharz beschichtet werden, um die Festigkeit des Kerns zu erhöhen und „Schlacke“ zu vermeiden.