Điểm vận hành trong mạch từ kín và mạch từ mở
Trong một mạch từ kín (ví dụ, một nam châm kẹp giữa các ách thép), hệ số thấm (Pc) cao, thường là 5-10. Nam châm hoạt động trong vùng tuyến tính của đường cong khử từ, cách xa đầu gối. Rủi ro khử từ thấp ngay cả ở nhiệt độ cao.
Trong mạch hở (ví dụ: chỉ có nam châm trong không khí), Pc ở mức thấp (0,1-0,5). Điểm mổ nằm gần đầu gối. Bất kỳ trường đối nghịch hoặc sự gia tăng nhiệt độ nào cũng có thể đẩy nó vào tình trạng mất mát không thể khắc phục được. Vì lý do này, các thiết bị tách và giữ từ tính sử dụng các miếng cột thép để tăng Pc.
Trong động cơ nam châm vĩnh cửu, nam châm rôto có Pc thay đổi tùy thuộc vào vị trí rôto và dòng điện stato. Ở mức tải cực đại, trường khử từ từ phản ứng phần ứng có thể làm giảm Pc cục bộ xuống dưới 1,0, tạo ra nguy cơ khử từ ở các cạnh nam châm.
Mô phỏng quá trình khử từ cục bộ từ từ trường ngược
Phần mềm FEA (ví dụ: Ansys Maxwell, JMAG, Motor-CAD) tính toán vectơ từ trường tại mỗi phần tử hữu hạn của nam châm. Sau đó, trường này được so sánh với đường cong BH ở nhiệt độ vận hành. Nếu cường độ trường vượt quá lực kháng từ nội tại (Hcj) tại thời điểm đó thì phần tử được coi là đã khử từ.
Chúng tôi mô phỏng ba điều kiện:
Tải định mức ở nhiệt độ môi trường tối đa.
Quá tải (dòng điện định mức gấp 2 hoặc 3 lần) trong 10 giây.
Tình trạng ngừng hoạt động (tốc độ rôto bằng 0, cấp điện áp đầy đủ).
Bản đồ đầu ra hiển thị phần trăm khử từ trên toàn bộ khối nam châm. Thông thường, các cạnh và góc dễ bị tổn thương nhất. Ngưỡng chấp nhận được:<5% demagnetization after 1000 cycles; <2% for automotive or aerospace applications.
Tối ưu hóa góc vát và tỷ lệ độ dày thông qua phần mềm FEA
Sửa đổi hình học làm giảm đáng kể rủi ro khử từ. Việc thêm một góc vát hoặc bán kính 0,5-1,5mm trên các cạnh nam châm sẽ làm giảm nồng độ trường cục bộ. FEA cho phép lặp lại nhanh chóng: một kỹ sư có thể đánh giá 20-30 biến thể vát trong một ngày, trong khi việc kiểm tra vật lý của mỗi lần lặp sẽ mất hàng tuần.
Tỷ lệ độ dày (độ dày nam châm/chiều dài khe hở không khí) cũng ảnh hưởng đến quá trình khử từ. Đối với một động cơ nhất định, việc tăng độ dày nam châm từ 3mm lên 4mm sẽ làm tăng Pc từ 1,2 lên 1,6, giảm nguy cơ khử từ 40-50% ở cùng nhiệt độ vận hành. Tuy nhiên, nam châm dày hơn làm tăng quán tính rôto và chi phí vật liệu. FEA tối ưu hóa tỷ lệ độ dày để đạt được chi phí tối thiểu trong khi vẫn duy trì trên ngưỡng khử từ.
-Xác minh kết quả tạo mẫu bằng dữ liệu tính toán
Sau khi tối ưu hóa FEA, chúng tôi tạo ra các nguyên mẫu vật lý (5-10 chiếc) và thực hiện xác nhận khử từ:
Đo thông lượng ở nhiệt độ phòng (cuộn dây Helmholtz hoặc thông lượng kế).
Làm nóng bộ phận đến nhiệt độ vận hành tối đa trong 1 giờ.
Áp dụng xung trường ngược hoặc chạy động cơ ở trạng thái quá tải.
Làm nguội đến nhiệt độ phòng và-đo lại dòng.
Mất mát không thể đảo ngược=(flux_after - flux_Before) / flux_Before × 100%. Tương quan với FEA phải nằm trong khoảng 10-15%. Nếu sự không khớp vượt quá 20%, chúng tôi sẽ tinh chỉnh mô phỏng (ví dụ: thêm ảnh hưởng của sự thay đổi đặc tính vật liệu, dung sai sản xuất).
Đối với các giải pháp từ tính tùy chỉnh yêu cầu phân tích khử từ FEA – bao gồm rôto IPM, nam châm rôto loại -nan hoa và khớp nối từ – vui lòng tham khảo trang hỗ trợ kỹ thuật Phân tích phần tử hữu hạn trên trang web của chúng tôi. Chúng tôi cung cấp các báo cáo mô phỏng đầy đủ với mọi nguyên mẫu.
Để yêu cầu đánh giá rủi ro khử từ cho thiết kế động cơ hiện tại hoặc theo kế hoạch của bạn, hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật FEA của chúng tôi. Gửi dạng sóng dòng điện stato, kích thước rôto, cấp nam châm và nhiệt độ tối đa. Chúng tôi trả lại báo cáo mô phỏng trong vòng 3-5 ngày làm việc.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: FEA có độ chính xác như thế nào trong việc dự đoán khả năng khử từ so với-thử nghiệm động cơ trong thế giới thực?
A: Trong khoảng ±10% đối với đặc tính nam châm đồng nhất. Sự thay đổi xuất phát từ lô nam châm Hcj thực tế-đến-lô (±5%) và lỗi đo nhiệt độ. Chúng tôi khuyến nghị mức biên an toàn thấp hơn 15% so với Hcj được xếp hạng.
Hỏi: Bạn có thể mô phỏng quá trình khử từ cho tổ hợp mảng Halbach không?
Đ: Vâng. Mảng Halbach có đường dẫn thông lượng phức tạp nhưng FEA xử lý chúng một cách chính xác. Chúng tôi chuyên về cấu hình Halbach cho động cơ tuyến tính và cuộn dây MRI.
Hỏi: Độ dày nam châm tối thiểu để tránh bị khử từ trong PMSM 150 độ là bao nhiêu?
A: Phụ thuộc vào khe hở không khí và dòng điện stato. Theo nguyên tắc chung đối với PMSM gắn trên bề mặt có khe hở không khí 1 mm và nam châm N35SH, độ dày tối thiểu là 3,5 mm. Đối với N42SH, 4,5mm. Chạy FEA cho hình học chính xác của bạn.
