Demir Çekirdek Stresinin Performans Üzerindeki EtkisiKalıcı Mıknatıslı Motorlar
Ekonominin hızlı gelişimi, kalıcı mıknatıslı motor endüstrisinin profesyonelleşme eğilimini daha da hızlandırmış ve motorla ilgili performans, teknik standartlar ve ürün çalışma istikrarı için daha yüksek gereksinimler ortaya koymuştur. Kalıcı mıknatıslı motorların daha geniş bir uygulama alanında gelişebilmesi için, motorun genel kalite ve performans göstergelerinin daha yüksek bir seviyeye ulaşabilmesi amacıyla, ilgili performansın her açıdan güçlendirilmesi gerekmektedir.
Kalıcı mıknatıslı motorlar için, demir çekirdek motorun içindeki çok önemli bir bileşendir. Demir çekirdek malzemesinin seçiminde, manyetik iletkenliğin kalıcı mıknatıslı motorun çalışma ihtiyaçlarını karşılayıp karşılamadığı tam olarak değerlendirilmelidir. Genellikle, kalıcı mıknatıslı motorlar için çekirdek malzemesi olarak elektrik çeliği seçilir ve bunun ana nedeni elektrik çeliğinin iyi manyetik iletkenliğe sahip olmasıdır.
Kalıcı mıknatıslı motorların genel performansı ve maliyet kontrolü üzerinde motor çekirdek malzemesinin seçimi çok önemli bir etkiye sahiptir. Kalıcı mıknatıslı motorların imalatı, montajı ve resmi işletimi sırasında çekirdek üzerinde belirli gerilimler oluşacaktır. Ancak, gerilimin varlığı, elektrik çelik levhasının manyetik iletkenliğini doğrudan etkileyerek manyetik iletkenliğin çeşitli derecelerde azalmasına neden olur; bu da kalıcı mıknatıslı motorun performansının düşmesine ve motor kayıplarının artmasına yol açar.
Daimi mıknatıslı motorların tasarım ve üretiminde, malzeme seçimi ve kullanımına ilişkin gereksinimler giderek artmakta, hatta malzeme performansının sınır standardına ve seviyesine yaklaşmaktadır. Daimi mıknatıslı motorların temel malzemesi olan elektrik çeliği, gerçek ihtiyaçları karşılayabilmek için ilgili uygulama teknolojilerinde çok yüksek hassasiyet gereksinimlerini ve demir kaybının doğru hesaplanmasını karşılamalıdır.
Elektrik çeliğinin elektromanyetik özelliklerini hesaplamak için kullanılan geleneksel motor tasarım yöntemi açıkça hatalıdır, çünkü bu geleneksel yöntemler esas olarak geleneksel koşullar için geçerlidir ve hesaplama sonuçlarında büyük sapmalar olacaktır. Bu nedenle, elektrik çeliğinin manyetik iletkenliğini ve demir kaybını gerilim alanı koşulları altında doğru bir şekilde hesaplamak için yeni bir hesaplama yöntemine ihtiyaç duyulmaktadır; böylece demir çekirdek malzemelerinin uygulama düzeyi artırılabilir ve kalıcı mıknatıslı motorların verimliliği gibi performans göstergeleri daha yüksek bir seviyeye ulaşabilir.
Zheng Yong ve diğer araştırmacılar, kalıcı mıknatıslı motorların performansına çekirdek geriliminin etkisine odaklandılar ve deneysel analizleri birleştirerek kalıcı mıknatıslı motor çekirdek malzemelerinin gerilim manyetik özellikleri ve gerilim demir kaybı performansı ile ilgili mekanizmaları araştırdılar. Çalışma koşulları altında kalıcı mıknatıslı bir motorun demir çekirdeğindeki gerilim, çeşitli gerilim kaynaklarından etkilenir ve her gerilim kaynağı tamamen farklı birçok özellik sergiler.
Daimi mıknatıslı motorların stator çekirdeğinin gerilme biçimi açısından, oluşum kaynakları arasında delme, perçinleme, laminasyon, gövdenin geçmeli montajı vb. yer alır. Gövdenin geçmeli montajından kaynaklanan gerilme etkisi en büyük ve en önemli etki alanına sahiptir. Daimi mıknatıslı bir motorun rotoru için, taşıdığı başlıca gerilme kaynakları arasında termal gerilme, merkezkaç kuvveti, elektromanyetik kuvvet vb. bulunur. Sıradan motorlara kıyasla, daimi mıknatıslı bir motorun normal hızı nispeten yüksektir ve rotor çekirdeğine manyetik izolasyon yapısı da monte edilmiştir.
Bu nedenle, merkezkaç gerilimi ana gerilim kaynağıdır. Kalıcı mıknatıslı motor gövdesinin girişimsel birleşiminden kaynaklanan stator çekirdeği gerilimi esas olarak basma gerilimi şeklinde olup, etki noktası motor stator çekirdeğinin boyunduruğunda yoğunlaşmıştır ve gerilim yönü çevresel teğetsel olarak kendini gösterir. Kalıcı mıknatıslı motor rotorunun merkezkaç kuvvetiyle oluşan gerilim özelliği çekme gerilimidir ve neredeyse tamamen rotorun demir çekirdeğine etki eder. Maksimum merkezkaç gerilimi, kalıcı mıknatıslı motor rotorunun manyetik izolasyon köprüsü ile takviye nervürünün kesişme noktasında etki eder ve bu da bu bölgede performans düşüşünün kolayca meydana gelmesine neden olur.
Demir Çekirdek Geriliminin Kalıcı Mıknatıslı Motorların Manyetik Alanına Etkisi
Daimi mıknatıslı motorların temel parçalarının manyetik yoğunluğundaki değişimler analiz edildiğinde, doygunluk etkisi altında motor rotorunun takviye nervürlerinde ve manyetik izolasyon köprülerinde manyetik yoğunlukta önemli bir değişiklik olmadığı, ancak stator ve motorun ana manyetik devresinin manyetik yoğunluğunun önemli ölçüde değiştiği tespit edilmiştir. Bu durum, daimi mıknatıslı motorun çalışması sırasında çekirdek geriliminin manyetik yoğunluk dağılımı ve manyetik iletkenlik üzerindeki etkisini de daha iyi açıklayabilir.
Stresin Çekirdek Kaybı Üzerindeki Etkisi
Stres nedeniyle, kalıcı mıknatıslı motor statorunun boyunduruğundaki sıkıştırma gerilimi nispeten yoğunlaşacak ve bu da önemli kayıplara ve performans düşüşüne yol açacaktır. Kalıcı mıknatıslı motor statorunun boyunduruğunda, özellikle stator dişleri ve boyunduruğun birleşme noktasında, stres nedeniyle demir kaybının en çok arttığı yerde, önemli bir demir kaybı sorunu vardır. Yapılan araştırmalar, kalıcı mıknatıslı motorların demir kaybının çekme geriliminin etkisiyle %40-50 oranında arttığını, bunun da oldukça şaşırtıcı olduğunu ve kalıcı mıknatıslı motorların toplam kaybında önemli bir artışa yol açtığını göstermiştir. Analiz yoluyla, motorun demir kaybının, stator demir çekirdeğinin oluşumuna uygulanan sıkıştırma geriliminin etkisinden kaynaklanan ana kayıp türü olduğu da bulunmuştur. Motor rotorunda ise, demir çekirdeği çalışma sırasında merkezkaç çekme gerilimi altında olduğunda, demir kaybı artmaz, aksine belirli bir iyileştirme etkisi de olur.
Stresin Endüktans ve Tork Üzerindeki Etkisi
Motorun demir çekirdeğinin manyetik indüksiyon performansı, demir çekirdeğin gerilme koşulları altında bozulur ve şaft endüktansı belirli bir ölçüde azalır. Özellikle, kalıcı mıknatıslı bir motorun manyetik devresini analiz edersek, şaft manyetik devresi esas olarak üç bölümden oluşur: hava boşluğu, kalıcı mıknatıs ve stator rotor demir çekirdeği. Bunlar arasında kalıcı mıknatıs en önemli kısımdır. Bu nedenle, kalıcı mıknatıslı motor demir çekirdeğinin manyetik indüksiyon performansındaki değişiklik, şaft endüktansında önemli değişikliklere neden olmaz.
Kalıcı mıknatıslı bir motorun hava boşluğu ve stator rotor çekirdeğinden oluşan şaft manyetik devre kısmı, kalıcı mıknatısın manyetik direncinden çok daha küçüktür. Çekirdek geriliminin etkisi dikkate alındığında, manyetik indüksiyon performansı bozulur ve şaft endüktansı önemli ölçüde azalır. Kalıcı mıknatıslı bir motorun demir çekirdeğinin manyetik özelliklerine gerilimin etkisini analiz edelim. Motor çekirdeğinin manyetik indüksiyon performansı azaldıkça, motorun manyetik bağlantısı azalır ve kalıcı mıknatıslı motorun elektromanyetik torku da azalır.
Yayın tarihi: 07 Ağustos 2023
