Análisis de la Fuerza de Acoplamiento Bidireccional Magneto-Térmico de la Integración Macro y Micro para Motores Síncronos de Histeresis de Imán Permanente de Autoarranque
Autores: Xiao, Ling; Zheng, Shandong; Dou, Jingwei; Cheng, Wenjie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis de la Fuerza de Acoplamiento Bidireccional Magneto-Térmico de la Integración Macro y Micro para Motores Síncronos de Histeresis de Imán Permanente de Autoarranque
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Motores síncronos de imán permanente
Alta velocidad
Capacidad de autoarranque
Motor de histéresis
AlNiCo
Estrés térmico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Los motores síncronos de imán permanente de alta velocidad (PMSM) suelen iniciarse con un modo de control híbrido de bucle abierto a baja velocidad y de bucle cerrado a alta velocidad. Sin embargo, el control de bucle abierto a baja velocidad produce una gran corriente de arranque, o incluso sobrecarga de corriente, lo que resulta en desmagnetización y daño al motor. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de desarrollar un motor síncrono de imán permanente de alta velocidad con capacidad de autoarranque a baja velocidad, es decir, un motor de histéresis de imán permanente (PMHM). Este artículo toma la estructura del rotor de columna de histéresis de anillo de imán permanente como objeto de investigación. En primer lugar, se mejora el rendimiento de este tipo de rotor utilizando el material de capa efectiva a nivel micro AlNiCo, y se calculan las propiedades mecánicas de AlNiCo. En segundo lugar, basado en la teoría del cilindro de paredes gruesas, se deduce el modelo analítico para calcular la resistencia del rotor compuesto considerando el efecto de la temperatura, y se obtienen la distribución de tensiones tangenciales y radiales para cada parte del rotor en condiciones de vacío y carga. Luego, se obtienen las pérdidas electromagnéticas y la distribución del campo de temperatura del rotor utilizando el método de elementos finitos de acoplamiento bidireccional magneto-térmico. Finalmente, se analiza la resistencia del rotor térmico al sustituir la función de la curva de aumento de temperatura y los parámetros de AlNiCo a la temperatura de operación. La comparación de los resultados del cálculo de tensiones de la solución semi-analítica y el método de elementos finitos mostró que el error entre ambos es inferior al 5%, lo que verificó que la solución semi-analítica puede analizar con precisión la distribución de tensiones térmicas del rotor durante la rotación a alta velocidad.
Descripción
Los motores síncronos de imán permanente de alta velocidad (PMSM) suelen iniciarse con un modo de control híbrido de bucle abierto a baja velocidad y de bucle cerrado a alta velocidad. Sin embargo, el control de bucle abierto a baja velocidad produce una gran corriente de arranque, o incluso sobrecarga de corriente, lo que resulta en desmagnetización y daño al motor. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de desarrollar un motor síncrono de imán permanente de alta velocidad con capacidad de autoarranque a baja velocidad, es decir, un motor de histéresis de imán permanente (PMHM). Este artículo toma la estructura del rotor de columna de histéresis de anillo de imán permanente como objeto de investigación. En primer lugar, se mejora el rendimiento de este tipo de rotor utilizando el material de capa efectiva a nivel micro AlNiCo, y se calculan las propiedades mecánicas de AlNiCo. En segundo lugar, basado en la teoría del cilindro de paredes gruesas, se deduce el modelo analítico para calcular la resistencia del rotor compuesto considerando el efecto de la temperatura, y se obtienen la distribución de tensiones tangenciales y radiales para cada parte del rotor en condiciones de vacío y carga. Luego, se obtienen las pérdidas electromagnéticas y la distribución del campo de temperatura del rotor utilizando el método de elementos finitos de acoplamiento bidireccional magneto-térmico. Finalmente, se analiza la resistencia del rotor térmico al sustituir la función de la curva de aumento de temperatura y los parámetros de AlNiCo a la temperatura de operación. La comparación de los resultados del cálculo de tensiones de la solución semi-analítica y el método de elementos finitos mostró que el error entre ambos es inferior al 5%, lo que verificó que la solución semi-analítica puede analizar con precisión la distribución de tensiones térmicas del rotor durante la rotación a alta velocidad.