영구자석 모터 성능에 대한 철심 응력의 영향

철심 응력이 성능에 미치는 영향영구 자석 모터

급속한 경제 발전은 영구자석 모터 산업의 전문화 추세를 더욱 촉진하여 모터 관련 성능, 기술 표준, 그리고 제품 작동 안정성에 대한 더욱 높은 요구 사항을 제시했습니다. 영구자석 모터가 더 광범위한 응용 분야에서 발전하기 위해서는 모든 측면에서 관련 성능을 강화하여 모터의 전반적인 품질 및 성능 지표를 더 높은 수준으로 끌어올려야 합니다.

영구자석 모터의 경우, 철심은 모터 내부에서 매우 중요한 구성 요소입니다. 철심 소재를 선택할 때는 자기 전도도가 영구자석 모터의 작동 요건을 충족하는지 여부를 면밀히 고려해야 합니다. 일반적으로 전기강판이 영구자석 모터의 철심 소재로 선택되는데, 그 주된 이유는 전기강판의 자기 전도도가 우수하기 때문입니다.

모터 코어 소재의 선정은 영구자석 모터의 전반적인 성능과 비용 관리에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 영구자석 모터의 제조, 조립 및 정식 작동 과정에서 코어에 특정 응력이 발생합니다. 이러한 응력은 전기강판의 자기 전도도에 직접적인 영향을 미쳐 자기 전도도가 다양한 정도로 감소하게 됩니다. 따라서 영구자석 모터의 성능이 저하되고 모터 손실이 증가합니다.

영구자석 모터의 설계 및 제조 과정에서 재료 선택 및 활용에 대한 요구가 점점 더 높아지고 있으며, 심지어 재료 성능의 한계 기준 및 수준에 근접하고 있습니다. 영구자석 모터의 핵심 소재인 전기강판은 실제 요구 사항을 충족하기 위해 관련 응용 기술에 대한 매우 높은 정확도 요구 사항과 정확한 철손 계산을 충족해야 합니다.

전기강판의 전자기적 특성을 계산하는 데 사용되는 기존 모터 설계 방법은 명백히 부정확합니다. 이러한 기존 방법은 주로 일반적인 조건에서 사용되었으며, 계산 결과의 편차가 크기 때문입니다. 따라서 응력장 조건에서 전기강판의 자기 전도도와 철손을 정확하게 계산할 수 있는 새로운 계산 방법이 필요합니다. 이를 통해 철심 소재의 적용 수준을 높이고 영구자석 모터의 효율과 같은 성능 지표를 더욱 높은 수준으로 끌어올릴 수 있습니다.

정용(Zheng Yong)과 다른 연구진은 영구자석 모터의 성능에 대한 코어 응력의 영향에 주목하고, 실험 분석을 결합하여 영구자석 모터 코어 재료의 응력 자기 특성 및 응력 철손 성능의 관련 메커니즘을 탐구했습니다. 작동 조건에서 영구자석 모터의 철심에 가해지는 응력은 다양한 응력원의 영향을 받으며, 각 응력원은 완전히 다른 특성을 보입니다.

영구자석 모터의 고정자 코어 응력 형태 관점에서 볼 때, 그 형성 요인으로는 펀칭, 리벳, 적층, 케이싱 간섭 조립 등이 있습니다. 케이싱 간섭 조립으로 인한 응력 효과는 가장 크고 중요한 충격 면적을 갖습니다. 영구자석 모터의 회전자는 열응력, 원심력, 전자기력 등의 주요 응력을 받습니다. 일반 모터에 비해 영구자석 모터의 정상 속도는 비교적 빠르며, 회전자 코어에는 자기적 분리 구조가 설치되어 있습니다.

따라서 원심 응력이 응력의 주요 원인입니다. 영구 자석 모터 케이싱의 간섭 어셈블리에 의해 발생하는 고정자 코어 응력은 주로 압축 응력의 형태로 존재하며, 그 작용점은 모터 고정자 코어의 요크에 집중되어 응력 방향은 원주 방향에서 접선 방향으로 나타납니다. 영구 자석 모터 회전자의 원심력에 의해 형성되는 응력 특성은 인장 응력이며, 이는 거의 전적으로 회전자의 철심에 작용합니다. 최대 원심 응력은 영구 자석 모터 회전자 자기 격리 브리지와 보강 리브의 교차점에 작용하여 이 영역에서 성능 저하가 발생하기 쉽습니다.

영구자석 모터의 자기장에 대한 철심 응력의 영향

영구자석 모터 주요 부품의 자속 밀도 변화를 분석한 결과, 포화 상태의 영향 하에서 모터 회전자의 보강 리브와 자기 절연 브리지에서는 자속 밀도에 유의미한 변화가 없음을 확인했습니다. 모터의 고정자와 주 자기 회로의 자속 밀도는 크게 변화합니다. 이는 영구자석 모터의 작동 중 코어 응력이 모터의 자속 밀도 분포와 자기 전도도에 미치는 영향을 더욱 잘 설명할 수 있습니다.

스트레스가 코어 손실에 미치는 영향

응력으로 인해 영구 자석 모터 고정자 요크의 압축 응력이 상대적으로 집중되어 상당한 손실과 성능 저하를 초래합니다. 영구 자석 모터 고정자 요크, 특히 고정자 티스(teeth)와 요크(yoke)의 접합부에서 심각한 철손 문제가 발생하며, 응력으로 인해 철손이 가장 크게 증가합니다. 연구에 따르면 계산을 통해 영구 자석 모터의 철손이 인장 응력의 영향으로 40~50% 증가한 것으로 나타났는데, 이는 여전히 매우 놀라운 수치이며, 영구 자석 모터의 총 손실이 크게 증가하게 됩니다. 분석을 통해 모터의 철손이 압축 응력이 고정자 철심 형성에 미치는 영향으로 인한 손실의 주요 형태임을 알 수 있습니다. 모터 회전자의 경우, 작동 중 철심이 원심 인장 응력을 받을 때 철손이 증가하지 않을 뿐만 아니라 어느 정도 개선 효과가 있습니다.

인덕턴스와 토크에 대한 응력의 영향

모터 철심의 자기 유도 성능은 철심의 응력 조건에서 저하되고, 축 인덕턴스도 어느 정도 감소합니다. 구체적으로 영구 자석 모터의 자기 회로를 분석하면, 축 자기 회로는 주로 공극, 영구 자석, 그리고 고정자 회전자 철심의 세 부분으로 구성됩니다. 이 중 영구 자석은 가장 중요한 부분입니다. 이러한 이유로 영구 자석 모터 철심의 자기 유도 성능이 변하더라도 축 인덕턴스에 큰 변화를 일으키지 않습니다.

영구 자석 모터의 공극과 고정자, 회전자 코어로 구성된 축 자기 회로 부분은 영구 자석의 자기 저항보다 훨씬 작습니다. 코어 응력의 영향을 고려하면 자기 유도 성능이 저하되고 축 인덕턴스가 크게 감소합니다. 영구 자석 모터의 철심에 대한 응력 자기 특성의 영향을 분석합니다. 모터 코어의 자기 유도 성능이 저하됨에 따라 모터의 자기 결합이 감소하고 영구 자석 모터의 전자기 토크도 감소합니다.