永久磁石モーターの性能に対する鉄心の応力の影響

鉄心応力が性能に及ぼす影響永久磁石モーター

経済の急速な発展により、永久磁石モーター業界の専門化傾向がさらに促進され、モーター関連の性能、技術基準、製品の動作安定性に対する要求が高まっています。永久磁石モータがより幅広い応用分野で発展するためには、モータ全体の品質と性能指標がより高いレベルに到達できるように、関連する性能をあらゆる面から強化する必要があります。

永久磁石モーターの場合、鉄心はモーター内の非常に重要な部品です。鉄心材料の選択では、磁気伝導率が永久磁石モータの動作ニーズを満たすことができるかどうかを十分に考慮する必要があります。一般に永久磁石モータのコア材料として電磁鋼板が選択されますが、その主な理由は電磁鋼板の磁気伝導性が良いためです。

モーターコア材料の選択は、永久磁石モーターの全体的な性能とコスト管理に非常に重要な影響を与えます。永久磁石モーターの製造、組み立て、および正式な動作中に、コアに特定の応力が形成されます。しかし、応力の存在は電磁鋼板の磁気伝導率に直接影響し、多かれ少なかれ磁気伝導率が低下するため、永久磁石モータの性能が低下し、モータ損失が増加します。

永久磁石モーターの設計と製造において、材料の選択と使用に対する要件はますます高くなり、材料性能の限界規格とレベルに近づいています。永久磁石モータのコア材料である電磁鋼板は、実際のニーズを満たすために、関連する応用技術における非常に高い精度の要件と鉄損の正確な計算を満たさなければなりません。

電磁鋼板の電磁特性を計算するために使用される従来のモーター設計方法は、主に従来の条件を対象としており、計算結果に大きな偏差が生じるため、明らかに不正確です。したがって、鉄心材料の適用レベルを高め、永久磁石モータの効率などの性能指標を達成するには、応力場条件下で電磁鋼板の磁気伝導率と鉄損を正確に計算するための新しい計算方法が必要です。より高いレベル。

Zheng Yong と他の研究者は、永久磁石モーターの性能に対するコア応力の影響に焦点を当て、実験解析を組み合わせて、永久磁石モーターのコア材料の応力磁気特性と応力鉄損性能の関連メカニズムを調査しました。動作条件下で永久磁石モータの鉄心にかかる応力は、さまざまな応力源の影響を受け、各応力源は多くのまったく異なる特性を示します。

永久磁石モータのステータコアの応力形状の観点から見ると、その形成源としては、打ち抜き、リベット打ち、積層、ケーシングの締まり組み付けなどが挙げられます。ケーシングの締まり組み付けによる応力の影響が最も大きく、最も重要な影響領域。永久磁石モータのロータが受ける主な応力源としては、熱応力、遠心力、電磁力などが挙げられます。永久磁石モータは通常のモータに比べて常用速度が比較的高く、磁気絶縁構造を採用しています。ローターコアにも設置されています。

したがって、遠心応力が主な応力源となります。永久磁石モータケーシングの締まり組立により発生するステータコア応力は主に圧縮応力として存在し、その作用点はモータステータコアのヨークに集中し、応力方向は周方向接線方向として現れます。永久磁石モータのロータの遠心力によって形成される応力特性は引張応力であり、ロータの鉄心にはほぼ完全に引張応力が作用します。永久磁石モータロータの防磁ブリッジと補強リブの交差部には最大の遠心応力が作用し、性能劣化が生じやすい箇所です。

永久磁石モータの磁界に対する鉄心の応力の影響

永久磁石モータの主要部品の磁密度変化を解析したところ、モータロータの補強リブや磁気絶縁ブリッジ部分では飽和の影響で磁密度に大きな変化がないことが分かりました。モーターのステーターと主磁気回路の磁密度は大きく異なります。これは、永久磁石モータの動作中のモータの磁密度分布と磁気伝導率に対するコア応力の影響をさらに説明することもできます。

鉄損に対する応力の影響

応力により、永久磁石モータのステータのヨークに圧縮応力が比較的集中し、大幅な損失と性能の低下を引き起こします。永久磁石モータのステータのヨーク、特にステータティースとヨークの接合部で鉄損が大きく問題となり、応力により鉄損が最も大きくなります。研究によると、永久磁石モータの鉄損は引張応力の影響により40%～50%増加することが計算上判明しており、これは依然として驚くべきことであり、永久磁石モータの総損失の大幅な増加につながっています。解析により、モータの鉄損は、固定子鉄心の形成における圧縮応力の影響によって生じる損失の主な形態であることもわかります。モータロータの場合、運転中に鉄心に遠心引張応力がかかっても、鉄損が増加しないばかりか、一定の改善効果が得られます。

インダクタンスとトルクに対する応力の影響

モータ鉄心の磁気誘導性能は、鉄心の応力状態により劣化し、軸インダクタンスがある程度低下します。具体的には、永久磁石モータの磁気回路を分析すると、シャフト磁気回路は主にエアギャップ、永久磁石、ステータロータ鉄心の 3 つの部分で構成されます。その中でも永久磁石は最も重要な部品です。このため、永久磁石モータ鉄心の磁気誘導性能が変化しても、軸インダクタンスが大きく変化することはありません。

永久磁石モータのエアギャップとステータロータコアで構成されるシャフト磁気回路部分は、永久磁石の磁気抵抗に比べて非常に小さい。コア応力の影響を考慮すると、磁気誘導性能が劣化し、シャフトインダクタンスが大幅に低下します。永久磁石モーターの鉄心に対する応力磁気特性の影響を解析します。モータコアの磁気誘導性能が低下すると、モータの磁気結合が低下し、永久磁石モータの電磁トルクも低下します。