Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao có mật độ công suất cao, hiệu suất cao, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và độ tin cậy tốt.Vì vậy, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động và điều khiển chuyển động.Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao sẽ có triển vọng tốt trong lĩnh vực hệ thống làm lạnh tuần hoàn không khí, máy ly tâm, hệ thống lưu trữ năng lượng bánh đà tốc độ cao, vận chuyển đường sắt và hàng không vũ trụ.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao có hai đặc điểm chính.Đầu tiên, tốc độ của rôto rất cao và tốc độ của nó thường trên 12 000 vòng/phút.Thứ hai là dòng điện cuộn dây phần ứng stato và mật độ từ thông trong lõi stato có tần số cao hơn.Do đó, tổn thất sắt của stato, tổn thất đồng của cuộn dây và tổn thất dòng điện xoáy trên bề mặt rôto tăng lên rất nhiều.Do động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao có kích thước nhỏ và mật độ nguồn nhiệt cao nên khả năng tản nhiệt của nó khó khăn hơn so với động cơ thông thường, có thể dẫn đến hiện tượng khử từ không thể đảo ngược của nam châm vĩnh cửu và cũng có thể gây ra sự cố. Nhiệt độ động cơ tăng quá cao sẽ làm hỏng lớp cách điện trong động cơ.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao là động cơ nhỏ gọn nên cần tính toán chính xác các tổn hao khác nhau trong giai đoạn thiết kế động cơ.Ở chế độ cấp nguồn tần số cao, tổn hao lõi stato cao nên việc nghiên cứu tổn hao lõi stato của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao là rất cần thiết.

1) Qua phân tích phần tử hữu hạn mật độ từ trong lõi sắt stato của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao có thể biết dạng sóng mật độ từ trong lõi sắt stato rất phức tạp, còn mật độ từ lõi sắt chứa một số thành phần hài nhất định.Chế độ từ hóa của từng vùng lõi stato là khác nhau.Chế độ từ hóa của đỉnh răng stato chủ yếu là từ hóa xen kẽ;chế độ từ hóa của thân răng stato có thể gần đúng như chế độ từ hóa xen kẽ;điểm nối của răng stato và phần ách Chế độ từ hóa của lõi stato bị ảnh hưởng rất lớn bởi từ trường quay;Chế độ từ hóa của ách lõi stato chủ yếu bị ảnh hưởng bởi từ trường xen kẽ.
2) Khi động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao chạy ổn định ở tần số cao hơn thì tổn hao dòng điện xoáy trong lõi sắt stato chiếm tỷ trọng lớn nhất trong tổng tổn thất lõi sắt, tổn thất bổ sung chiếm tỷ lệ nhỏ nhất.
3) Khi xem xét ảnh hưởng của từ trường quay và các thành phần hài đến tổn hao lõi stato, kết quả tính toán tổn hao lõi stato cao hơn đáng kể so với kết quả tính toán khi chỉ xét đến ảnh hưởng của từ trường xoay chiều và gần với phần tử hữu hạn hơn kết quả tính toán.Vì vậy, khi tính tổn hao lõi stato, không chỉ cần tính tổn hao sắt do từ trường xoay chiều tạo ra mà còn phải tính cả tổn thất sắt do từ trường điều hòa và từ trường quay trong lõi stato tạo ra.
4) Sự phân bố tổn hao sắt trên từng vùng lõi stato của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao từ nhỏ đến lớn.Đỉnh của stato, điểm nối của răng và ách, răng của cuộn dây phần ứng, răng của rãnh thông gió và ách của stato bị ảnh hưởng bởi từ thông hài hòa.Mặc dù tổn thất sắt ở đầu răng stato là nhỏ nhất nhưng mật độ tổn thất ở vùng này lại lớn nhất.Ngoài ra, còn có một lượng lớn tổn thất sắt hài ở các vùng khác nhau của lõi stato.


Thời gian đăng: 15-03-2022