โซลูชันแม่เหล็กแบบกำหนดเอง: การใช้ FEA เพื่อป้องกันการลดอำนาจแม่เหล็ก

ในวงจรแม่เหล็กแบบปิด (เช่น แม่เหล็กที่คั่นระหว่างแอกเหล็ก) ค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่าน (Pc) จะสูง โดยทั่วไปคือ 5-10 แม่เหล็กทำงานในพื้นที่เชิงเส้นของเส้นโค้งล้างอำนาจแม่เหล็ก ซึ่งอยู่ห่างจากหัวเข่า ความเสี่ยงในการล้างอำนาจแม่เหล็กต่ำแม้ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น

ในวงจรเปิด (เช่น แม่เหล็กเพียงอย่างเดียวในอากาศ) พีซีมีค่าต่ำ (0.1-0.5) จุดผ่าตัดอยู่ใกล้หัวเข่า สนามแม่เหล็กหรืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของฝ่ายตรงข้ามสามารถผลักดันให้เกิดการสูญเสียอย่างถาวรได้ ด้วยเหตุนี้ ตัวคั่นแม่เหล็กและอุปกรณ์จับยึดจึงใช้ชิ้นเสาเหล็กเพื่อเพิ่มพีซี

ในมอเตอร์แม่เหล็กถาวร แม่เหล็กของโรเตอร์จะมีพีซีที่แตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรเตอร์และกระแสสเตเตอร์ ที่โหลดสูงสุด สนามล้างอำนาจแม่เหล็กจากปฏิกิริยากระดองสามารถลดพีซีท้องถิ่นให้ต่ำกว่า 1.0 ทำให้เกิดความเสี่ยงในการล้างอำนาจแม่เหล็กที่ขอบแม่เหล็ก

ซอฟต์แวร์ FEA (เช่น Ansys Maxwell, JMAG, Motor-CAD) คำนวณเวกเตอร์สนามแม่เหล็กที่องค์ประกอบจำกัดแต่ละส่วนของแม่เหล็ก จากนั้นสนามจะถูกเปรียบเทียบกับเส้นโค้ง BH ที่อุณหภูมิใช้งาน หากขนาดของสนามแม่เหล็กเกินค่าความบีบบังคับภายใน (Hcj) ณ จุดนั้น องค์ประกอบนั้นจะถือว่าถูกล้างอำนาจแม่เหล็ก

เราจำลองเงื่อนไขสามประการ:

โหลดพิกัดที่อุณหภูมิแวดล้อมสูงสุด

โอเวอร์โหลด (พิกัดกระแส 2x หรือ 3x) เป็นเวลา 10 วินาที

สภาพแผงลอย (ความเร็วโรเตอร์เป็นศูนย์ ใช้แรงดันไฟฟ้าเต็ม)

แผนที่เอาต์พุตแสดงเปอร์เซ็นต์การล้างอำนาจแม่เหล็กตลอดปริมาตรแม่เหล็ก โดยทั่วไปแล้ว ขอบและมุมจะมีความเสี่ยงมากที่สุด เกณฑ์ที่ยอมรับได้:<5% demagnetization after 1000 cycles; <2% for automotive or aerospace applications.

การปรับเปลี่ยนทางเรขาคณิตช่วยลดความเสี่ยงในการล้างอำนาจแม่เหล็กได้อย่างมาก การเพิ่มการลบมุมหรือรัศมี 0.5-1.5 มม. บนขอบแม่เหล็กจะช่วยลดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กในท้องถิ่น FEA ช่วยให้สามารถทำซ้ำได้อย่างรวดเร็ว: วิศวกรหนึ่งคนสามารถประเมินความแปรผันของการลบมุมได้ 20-30 รูปแบบในหนึ่งวัน ในขณะที่การทดสอบทางกายภาพของการวนซ้ำแต่ละครั้งจะใช้เวลาหลายสัปดาห์

อัตราส่วนความหนา (ความหนาของแม่เหล็ก / ความยาวช่องว่างอากาศ) ก็ส่งผลต่อการล้างอำนาจแม่เหล็กเช่นกัน สำหรับมอเตอร์ที่กำหนด การเพิ่มความหนาของแม่เหล็กจาก 3 มม. เป็น 4 มม. จะทำให้ Pc เพิ่มขึ้นจาก 1.2 เป็น 1.6 ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงในการล้างอำนาจแม่เหล็กลง 40-50% ที่อุณหภูมิการทำงานเดียวกัน อย่างไรก็ตาม แม่เหล็กที่หนาขึ้นจะเพิ่มความเฉื่อยของโรเตอร์และต้นทุนวัสดุ FEA ปรับอัตราส่วนความหนาให้เหมาะสมสำหรับต้นทุนขั้นต่ำโดยยังคงอยู่เหนือเกณฑ์การลดอำนาจแม่เหล็ก

หลังจากการเพิ่มประสิทธิภาพ FEA แล้ว เราจะสร้างต้นแบบทางกายภาพ (5-10 ชิ้น) และดำเนินการตรวจสอบความถูกต้องของการล้างอำนาจแม่เหล็ก:

วัดฟลักซ์ที่อุณหภูมิห้อง (ขดลวด Helmholtz หรือฟลักซ์มิเตอร์)

อุ่นชุดประกอบจนถึงอุณหภูมิการทำงานสูงสุดเป็นเวลา 1 ชั่วโมง

ใช้พัลส์สนามย้อนกลับหรือรันมอเตอร์เมื่อมีโหลดเกิน

ทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องและ-วัดฟลักซ์อีกครั้ง

การสูญเสียที่ไม่สามารถย้อนกลับได้=(flux_after - flux_before) / flux_before × 100% ความสัมพันธ์กับ FEA ควรอยู่ภายใน 10-15% หากไม่ตรงกันเกิน 20% เราจะปรับแต่งการจำลอง (เช่น การเพิ่มผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุ ความคลาดเคลื่อนในการผลิต)

สำหรับโซลูชันแม่เหล็กแบบกำหนดเองที่ต้องการการวิเคราะห์การลดอำนาจแม่เหล็กของ FEA รวมถึงโรเตอร์ IPM แม่เหล็กโรเตอร์แบบซี่- และข้อต่อแม่เหล็ก โปรดดูหน้าสนับสนุนทางเทคนิคของ Finite Element Analysis บนเว็บไซต์ของเรา เราจัดเตรียมรายงานการจำลองฉบับสมบูรณ์ให้กับต้นแบบทุกตัว

หากต้องการขอการประเมินความเสี่ยงจากการล้างอำนาจแม่เหล็กสำหรับการออกแบบมอเตอร์ที่มีอยู่หรือที่วางแผนไว้ โปรดติดต่อทีมวิศวกร FEA ของเรา ส่งรูปคลื่นปัจจุบันของสเตเตอร์ ขนาดโรเตอร์ เกรดแม่เหล็ก และอุณหภูมิสูงสุด เราจะส่งคืนรายงานการจำลองภายใน 3-5 วันทำการ

ถาม: FEA ในการคาดการณ์การลดอำนาจแม่เหล็กมีความแม่นยำเพียงใดเมื่อเปรียบเทียบกับการทดสอบมอเตอร์ในโลกจริง-
ตอบ: ภายใน ±10% สำหรับคุณสมบัติแม่เหล็กที่เป็นเนื้อเดียวกัน ความแปรผันมาจากแม่เหล็ก Hcj จริงรุ่น-ถึง-ชุด (±5%) และข้อผิดพลาดในการวัดอุณหภูมิ เราขอแนะนำอัตราความปลอดภัยที่ต่ำกว่าค่า Hcj ที่ได้รับการจัดอันดับ 15%

ถาม: คุณสามารถจำลองการลดอำนาจแม่เหล็กสำหรับชุดประกอบ Halbach Array ได้หรือไม่
ก. ใช่. อาร์เรย์ Halbach มีเส้นทางฟลักซ์ที่ซับซ้อน แต่ FEA จัดการได้อย่างแม่นยำ เราเชี่ยวชาญด้านการกำหนดค่า Halbach สำหรับมอเตอร์เชิงเส้นตรงและคอยล์ไล่ระดับ MRI

ถาม: ความหนาของแม่เหล็กขั้นต่ำคือเท่าใดเพื่อหลีกเลี่ยงการล้างอำนาจแม่เหล็กใน PMSM 150 องศา
ตอบ: ขึ้นอยู่กับช่องว่างอากาศและกระแสสเตเตอร์ ตามหลักทั่วไปสำหรับ PMSM ที่ยึดติดบนพื้นผิว-ด้วยช่องว่างอากาศ 1 มม. และแม่เหล็ก N35SH ความหนาขั้นต่ำคือ 3.5 มม. สำหรับ N42SH, 4.5mm. เรียกใช้ FEA เพื่อหาเรขาคณิตที่แน่นอนของคุณ