Szybki silnik synchroniczny z magnesami trwałymi

Szybki silnik synchroniczny z magnesami trwałymi charakteryzuje się dużą gęstością mocy, wysoką wydajnością, niewielkimi rozmiarami, lekkością i dobrą niezawodnością.Dlatego szybkie silniki synchroniczne z magnesami trwałymi są szeroko stosowane w systemach sterowania ruchem i napędach.Szybkie silniki synchroniczne z magnesami trwałymi będą miały dobre perspektywy w dziedzinie systemów chłodniczych z obiegiem powietrza, wirówek, szybkich systemów magazynowania energii z kołem zamachowym, transportu kolejowego i lotnictwa.
Szybkie silniki synchroniczne z magnesami trwałymi mają dwie główne cechy.Po pierwsze, prędkość obrotowa wirnika jest bardzo duża i na ogół przekracza 12 000 obr/min.Po drugie, prąd uzwojenia twornika stojana i gęstość strumienia magnetycznego w rdzeniu stojana mają wyższe częstotliwości.Dlatego znacznie zwiększają się straty żelaza w stojanie, straty miedzi w uzwojeniu i straty prądu wirowego na powierzchni wirnika.Ze względu na małe rozmiary szybkiego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi oraz dużą gęstość źródła ciepła, jego odprowadzanie ciepła jest trudniejsze niż w przypadku silnika konwencjonalnego, co może prowadzić do nieodwracalnego rozmagnesowania magnesu trwałego, a także może powodować wzrost temperatury w silniku jest zbyt wysoki, co powoduje uszkodzenie izolacji w silniku.
Szybkoobrotowe silniki synchroniczne z magnesami trwałymi są silnikami kompaktowymi, dlatego konieczne jest dokładne obliczenie różnych strat na etapie projektowania silnika.W trybie zasilania o wysokiej częstotliwości straty w rdzeniu stojana są duże, dlatego bardzo konieczne jest zbadanie strat w rdzeniu stojana szybkiego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi.

1) Z analizy elementów skończonych gęstości magnetycznej w żelaznym rdzeniu stojana szybkiego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi można stwierdzić, że kształt fali gęstości magnetycznej w żelaznym rdzeniu stojana jest bardzo złożony, a gęstość magnetyczna żelaznego rdzenia zawiera pewne składniki harmoniczne.Tryb magnesowania każdego obszaru rdzenia stojana jest inny.Tryb magnesowania wierzchołka zęba stojana to głównie namagnesowanie naprzemienne;tryb magnesowania korpusu zęba stojana można w przybliżeniu określić jako tryb magnesowania przemiennego;połączenie zęba stojana z częścią jarzma Na tryb magnesowania rdzenia stojana duży wpływ ma wirujące pole magnetyczne;na tryb magnesowania jarzma rdzenia stojana wpływa głównie zmienne pole magnetyczne.
2) Gdy szybki silnik synchroniczny z magnesami trwałymi pracuje stabilnie przy wyższej częstotliwości, straty prądu wirowego w żelaznym rdzeniu stojana stanowią największą część całkowitych strat w żelaznym rdzeniu, a dodatkowe straty stanowią najmniejszą część.
3) Po uwzględnieniu wpływu wirującego pola magnetycznego i składowych harmonicznych na straty w rdzeniu stojana wynik obliczeń strat w rdzeniu stojana jest znacznie wyższy niż wynik obliczeń przy uwzględnieniu jedynie wpływu zmiennego pola magnetycznego i jest bliższy elementowi skończonemu wynik obliczeń.Dlatego przy obliczaniu strat w rdzeniu stojana konieczne jest obliczenie nie tylko strat żelaza generowanych przez zmienne pole magnetyczne, ale także strat żelaza generowanych przez harmoniczne i wirujące pole magnetyczne w rdzeniu stojana.
4) Rozkład strat żelaza w każdym obszarze rdzenia stojana szybkiego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi jest od małego do dużego.Górna część stojana, połączenie zęba i jarzma, zęby uzwojenia twornika, zęby rowu wentylacyjnego i jarzmo stojana podlegają wpływowi harmonicznego strumienia magnetycznego.Chociaż ubytek żelaza na końcu zęba stojana jest najmniejszy, to gęstość strat w tym obszarze jest największa.Ponadto w różnych obszarach rdzenia stojana występuje duża ilość harmonicznych strat żelaza.


Czas publikacji: 15 marca 2022 r