Estudio sobre la diferencia de rendimiento del motor de imán permanente entre el material compuesto magnético blando y el material de lámina de acero al silicio

- Jan 30, 2019-

Estudio sobre la diferencia de rendimiento del motor de imán permanente entre el material compuesto magnético blando y el material de lámina de acero al silicio

Zhao Guoxin y Kong Decai, investigadores de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Tecnología de Shenyang, escribieron en el Journal of Electrotechnical Engineering en 2018 que los materiales compuestos magnéticos blandos son presionados de partículas de polvo metálico con superficie aislante y tienen pequeñas pérdidas de corrientes parásitas. Las características del mismo sexo se han aplicado en los últimos años, pero su pérdida de histéresis es grande y la permeabilidad magnética es baja. Por lo tanto, la aplicación específica y la diferencia específica con el rendimiento de la lámina de acero al silicio necesitan más investigación.

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En este documento, las propiedades magnéticas de los compuestos magnéticos blandos se prueban primero mediante el método de la muestra anular, y se obtienen la curva de magnetización sin carga y los datos de pérdida a diferentes frecuencias. Luego, con el fin de comparar y analizar la diferencia entre el material compuesto magnético blando y el material de lámina de acero al silicio en la aplicación del motor, se diseñaron dos motores síncronos de imán permanente utilizando material compuesto magnético suave y hoja de acero al silicio respectivamente, y el campo magnético, La pérdida de hierro y el hierro de los dos materiales fueron analizados y calculados. La ley de la variación en diferentes frecuencias. Finalmente, la diferencia entre la aplicación de los dos materiales en el motor de imán permanente fue dominada por la prueba del prototipo, se verificó la precisión del cálculo y se resumió el rango de aplicación del material compuesto magnético blando.

Los Materiales Compuestos SoftMagnéticos (SMC) se obtienen mediante tecnología de pulvimetalurgia para premezclar polvo de hierro de alta pureza con capa aislante y material orgánico. En los últimos años, ha sido ampliamente estudiado y aplicado en el campo de los motores y otros campos [1] -4]. Las características del material SMC se pueden moldear y moldear directamente, lo que hace que la estructura y el diseño electromagnético del motor sean más flexibles y novedosos. Abre una nueva dirección para la aplicación y el desarrollo del motor y atrae a muchos investigadores [5-7].

Los materiales SMC tienen una alta resistividad y una baja pérdida de la corriente de Foucault, lo que hace que los materiales sean más adecuados para su uso en motores de alta frecuencia, pero los materiales SMC también tienen algunos inconvenientes inevitables, como una baja permeabilidad magnética y una gran pérdida por histéresis. Por lo tanto, las reglas de aplicación y las características de los materiales SMC en motores aún necesitan más investigación.

En [7], el motor de material SMC ha sido completamente estudiado. Se ha encontrado que el rendimiento del motor de SMC y materiales de lámina de acero al silicio es diferente a diferentes velocidades y diferentes potencias de salida. Cuando el motor se fabrica a 1000 r / min y 625 r / min, SMC El motor de material tiene una eficiencia baja. Cuando la corriente del motor es 4A, la eficiencia es 28% y 34.7% más baja que la del motor de lámina de acero de silicio. Cuando el voltaje está por encima de 1500r / min, la eficiencia del motor de material SMC es mayor, que es un 3% más alta que la del motor de lámina de acero al silicio.

La literatura [8] también comparó la eficiencia del motor de inducción hecho de material SMC y lámina de acero al silicio. Se encontró que la misma tensión de la fuente de alimentación, la eficiencia del motor del material SMC es 7% menor, pero el motor SMC es más sensible a la tensión de la fuente de alimentación, después de reducir la tensión de la fuente de alimentación, la eficiencia del motor SMC. Puede mejorarse de 220V a 180V, y La eficiencia se incrementa en un 4,7%. Sin embargo, la eficiencia del motor SMC es menor que la del motor de lámina de acero de silicona. Cuando la tensión de alimentación es de 220V y 180V, es 10.3% y 6.7% más baja, respectivamente.

Aunque el material de SMC ya tiene una cierta base de investigación y aplicación, aún deben estudiarse sus características, ocasiones, leyes y características de la lámina de acero al silicio en diferentes frecuencias de operación.

Para estudiar las características de los materiales de SMC y analizar la diferencia entre ellos y las láminas de acero de silicio tradicionales, este documento primero prueba las propiedades magnéticas de los materiales de SMC del modelo Somaloy700 de Hoomas, y las compara con la lámina de acero de silicio de uso común DW470 con un grosor de 0.5mm. Se diseñaron dos motores síncronos de imán permanente del mismo tamaño y parámetros con material SMC y DW470 como material del núcleo. El análisis del campo magnético y el cálculo de la pérdida se realizaron en los dos motores, y se analizaron las características y diferencias de los prototipos realizados por los dos materiales. Finalmente, se fabricó el prototipo y se hicieron pruebas para mostrar la diferencia en el rendimiento entre los dos prototipos.

A través del análisis y la comparación de este documento, se pueden resumir las características de los materiales de SMC y se puede obtener la diferencia del rendimiento del motor entre el material de SMC y el material de lámina de acero al silicio y la aplicación de material de SMC, que puede resumir las reglas para la aplicación. de materiales SMC en el motor.

En conclusión

Con el fin de comparar la diferencia de rendimiento entre el material de lámina de acero de silicio y el material compuesto magnético blando en el motor, se diseñan y fabrican dos motores síncronos de imán permanente con material SMC y DW470 como núcleo. Combinado con el cálculo de elementos finitos y la investigación experimental, se obtienen los siguientes resultados. En conclusión:

1) Las propiedades magnéticas de los materiales SMC se probaron según el método de la muestra en anillo. Se obtuvieron las curvas de magnetización y las curvas de pérdida de materiales SMC. En comparación con DW470, se encontró que la permeabilidad magnética de los materiales SMC era baja. El aumento es mayor que la pérdida. 400Hz es un punto clave de frecuencia. Cuando la frecuencia es inferior a 400Hz, la pérdida de material de lámina de acero al silicio es menor que la del material SMC. Cuando la frecuencia es superior a 400Hz, la pérdida específica de material compuesto magnético blando es inferior a DW470. material.

2) Según el experimento sin carga, la fuerza electromotriz trasera del prototipo SMC es más pequeña que la del motor DW470, lo cual es consistente con el cálculo teórico, que verifica la baja permeabilidad magnética del material SMC. La prueba de carga de los dos prototipos muestra que el motor de material DW470 es altamente eficiente en frecuencias por debajo de 400 Hz, pero a medida que aumenta la frecuencia, la diferencia en la eficiencia del prototipo entre los dos materiales es cada vez más pequeña. A 400 Hz, ambas La frecuencia es básicamente la misma, lo que es consistente con el cálculo teórico. Muestra que el motor síncrono de imán permanente SMC tiene un buen rendimiento a media y alta frecuencia, lo que puede compensar las deficiencias de la baja permeabilidad magnética y la pérdida de histéresis, y tiene una buena perspectiva de aplicación. .

3) Debido a que el material SMC es frágil, el grosor debe aumentarse adecuadamente durante el diseño, y los bordes y esquinas afilados deben evitarse tanto como sea posible. Después del procesamiento, se debe recubrir con pegamento o resina epoxi para aumentar la resistencia del núcleo y evitar la "escoria".


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