철심 응력이 성능에 미치는 영향영구 자석 모터
급속한 경제 발전은 영구 자석 모터 산업의 전문화 추세를 더욱 가속화하여 모터 관련 성능, 기술 표준 및 제품 작동 안정성에 대한 요구 사항을 높였습니다. 영구 자석 모터가 더 넓은 응용 분야에서 발전하기 위해서는 모든 측면에서 관련 성능을 강화하여 모터의 전반적인 품질 및 성능 지표를 더 높은 수준으로 끌어올려야 합니다.
영구 자석 모터에서 철심은 모터 내부의 매우 중요한 부품입니다. 철심 재료를 선택할 때는 자기 전도성이 영구 자석 모터의 작동 요구 사항을 충족하는지 충분히 고려해야 합니다. 일반적으로 영구 자석 모터의 철심 재료로는 전기강이 선택되는데, 이는 전기강이 우수한 자기 전도성을 가지고 있기 때문입니다.
모터 코어 재료의 선택은 영구 자석 모터의 전반적인 성능과 비용 관리에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 영구 자석 모터의 제조, 조립 및 정상 작동 과정에서 코어에는 일정한 응력이 발생합니다. 이러한 응력은 전기 강판의 자기 전도도에 직접적인 영향을 미쳐 전도도를 다양한 정도로 저하시키고, 결과적으로 영구 자석 모터의 성능을 저하시키며 모터 손실을 증가시킵니다.
영구 자석 모터의 설계 및 제조에 있어 재료의 선택과 사용에 대한 요구 사항은 점점 더 높아지고 있으며, 재료 성능의 한계 기준 및 수준에 근접하고 있습니다. 영구 자석 모터의 핵심 재료인 전기강은 실제 요구 사항을 충족하기 위해 관련 응용 기술에서 매우 높은 정확도 요구 사항을 충족해야 하며, 철손에 대한 정확한 계산이 필수적입니다.
기존의 모터 설계 방식에서 사용되는 전기강판의 전자기적 특성 계산 방법은 주로 일반적인 조건에 기반하고 있어 정확도가 떨어지고 계산 결과에 큰 오차가 발생합니다. 따라서 응력장 조건 하에서 전기강판의 자기전도율과 철손을 정확하게 계산할 수 있는 새로운 계산 방법이 필요하며, 이를 통해 철심재의 활용도를 높이고 영구자석 모터의 효율과 같은 성능 지표를 향상시킬 수 있습니다.
정용(Zheng Yong) 연구팀은 영구자석 모터의 성능에 미치는 철심 응력의 영향을 집중적으로 연구하고, 실험 분석을 통해 영구자석 모터 철심 재료의 응력 자기 특성 및 응력 철손 성능에 대한 관련 메커니즘을 규명했습니다. 작동 조건에서 영구자석 모터의 철심에 가해지는 응력은 다양한 응력원에 의해 발생하며, 각 응력원은 매우 다양한 특성을 나타냅니다.
영구 자석 모터의 고정자 코어의 응력 형태 관점에서 볼 때, 응력 발생 원인은 펀칭, 리벳팅, 적층, 케이싱의 간섭 조립 등 다양합니다. 이 중 케이싱의 간섭 조립으로 인한 응력 효과가 가장 크고 중요한 영향을 미칩니다. 영구 자석 모터의 회전자는 열응력, 원심력, 전자기력 등의 주요 응력원에 의해 영향을 받습니다. 일반 모터와 비교했을 때, 영구 자석 모터는 정상 회전 속도가 비교적 높으며, 회전자 코어에는 자기 절연 구조가 설치되어 있습니다.
따라서 원심 응력이 주요 응력 발생원입니다. 영구 자석 모터 케이스의 간섭 조립으로 인해 발생하는 고정자 코어 응력은 주로 압축 응력 형태로 존재하며, 작용점은 모터 고정자 코어의 요크에 집중되고 응력 방향은 원주 방향과 접선 방향으로 나타납니다. 영구 자석 모터 회전자의 원심력에 의해 발생하는 응력은 인장 응력이며, 거의 전적으로 회전자 철심에 작용합니다. 최대 원심 응력은 영구 자석 모터 회전자 자기 절연 브리지와 보강 리브의 교차점에 작용하여 이 영역에서 성능 저하가 발생하기 쉽습니다.
영구자석 모터의 자기장에 미치는 철심 응력의 영향
영구자석 모터의 주요 부품의 자밀도 변화를 분석한 결과, 포화 현상의 영향 하에서 모터 회전자의 보강 리브와 자기 절연 브리지에서는 자밀도 변화가 미미한 반면, 고정자와 모터의 주 자기 회로에서는 자밀도가 크게 변화하는 것을 확인했습니다. 이는 영구자석 모터 작동 중 코어 응력이 모터의 자밀도 분포 및 자기 전도도에 미치는 영향을 더욱 명확하게 설명해 줍니다.
스트레스가 코어 근육 손실에 미치는 영향
응력으로 인해 영구 자석 모터 고정자의 요크 부분에 압축 응력이 상대적으로 집중되어 상당한 손실과 성능 저하를 초래합니다. 특히 고정자 치와 요크의 접합부, 즉 응력으로 인해 철손이 가장 크게 증가하는 부분에서 영구 자석 모터 고정자의 요크 부분에 심각한 철손 문제가 발생합니다. 계산 연구를 통해 인장 응력의 영향으로 영구 자석 모터의 철손이 40~50% 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 매우 놀라운 수치이며 영구 자석 모터의 총손실을 크게 증가시키는 원인이 됩니다. 분석 결과, 모터의 철손은 고정자 철심 형성에 작용하는 압축 응력의 영향으로 발생하는 주요 손실 형태임을 알 수 있습니다. 모터 회전자의 경우, 작동 중 철심이 원심 인장 응력을 받으면 철손이 증가하지 않을 뿐만 아니라 성능 향상 효과도 얻을 수 있습니다.
스트레스가 인덕턴스와 토크에 미치는 영향
모터 철심의 자기 유도 성능은 철심에 가해지는 스트레스 조건 하에서 저하되며, 이에 따라 축 인덕턴스도 일정 수준 감소합니다. 특히 영구 자석 모터의 자기 회로를 분석해 보면, 축 자기 회로는 주로 공극, 영구 자석, 그리고 고정자-회전자 철심의 세 부분으로 구성됩니다. 그중 영구 자석이 가장 중요한 부분입니다. 따라서 영구 자석 모터의 철심 자기 유도 성능이 변화하더라도 축 인덕턴스에는 큰 변화가 발생하지 않습니다.
영구자석 전동기의 공극과 고정자-회전자 코어로 구성된 축 자기 회로 부분은 영구자석의 자기 저항보다 훨씬 작습니다. 코어 응력의 영향을 고려하면 자유도 성능이 저하되고 축 인덕턴스가 크게 감소합니다. 본 연구에서는 영구자석 전동기 철심의 응력이 자기적 특성에 미치는 영향을 분석합니다. 전동기 코어의 자유도 성능이 저하됨에 따라 전동기의 자기 연동이 감소하고, 영구자석 전동기의 전자 토크 또한 감소합니다.
게시 시간: 2023년 8월 7일
