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大電機(jī)鐵心疊片厚度方向不均勻壓應(yīng)力對(duì)磁性能的影響

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2023-07-12  瀏覽次數(shù)：3142
為了提高大功率電機(jī)的能源效率，降低損耗是關(guān)鍵性問(wèn)題。然而，在電機(jī)設(shè)計(jì)中使用的材料模型中獲得的預(yù)期損失與在制造的材料模型上測(cè)量的預(yù)期損失之間仍然存在差異。這是因?yàn)槟Ｐ偷臏y(cè)試中沒(méi)有考慮到電機(jī)鐵心制造過(guò)程中磁性能的劣化，電工鋼板在層壓過(guò)程中的堆疊和壓下行為會(huì)影響其磁感和鐵損性能，進(jìn)而影響電機(jī)的能源效率。

關(guān)于這一點(diǎn)國(guó)內(nèi)外研究較多的是切割、焊接、壓緊或收縮裝配、切削等工藝帶來(lái)的影響。切削引起的退化效應(yīng)主要位于切削邊緣，而焊接可能引起較高的渦流損失，當(dāng)定子被放置在殼體內(nèi)時(shí)，收縮裝配會(huì)引起影響磁性能的機(jī)械應(yīng)力梯度。

對(duì)于大型發(fā)電機(jī)而言，電工鋼板疊片制作定子和轉(zhuǎn)子是由數(shù)個(gè)通風(fēng)口隔開(kāi)的，氣孔疊片的表面大約占據(jù)磁路層壓表面的10%，這意味著，在疊壓過(guò)程中會(huì)存在不均勻的應(yīng)力分布，從而產(chǎn)生局部應(yīng)力。而在以往的研究中較少涉及這一塊的研究。

H.Helbling等研究人員設(shè)計(jì)建立了一個(gè)模型來(lái)研究在實(shí)際工業(yè)工藝在疊壓條件下疊層鐵心的磁性能，通過(guò)在厚度方向的壓應(yīng)力下的實(shí)驗(yàn)表征，研究了非均勻壓縮應(yīng)力對(duì)環(huán)形樣品厚度方向上磁性能的影響。

通過(guò)研究他們認(rèn)為：

1.不均勻壓縮應(yīng)力相對(duì)于均勻壓縮應(yīng)力，具有更高的局部應(yīng)力，對(duì)磁性能的影響更為顯著，且主要在平均水平的磁通量密度(在B-H曲線的拐點(diǎn)區(qū)域)發(fā)生退化。

2.在低磁通密度水平和平均磁通密度水平下，磁滯損耗受壓縮應(yīng)力影響較大，這意味著即使渦流損耗不受應(yīng)力影響，磁滯損耗的增大也會(huì)帶來(lái)整個(gè)比總損耗的增加。

3.為了有效減小壓應(yīng)力對(duì)疊片鐵心鐵損的影響，大型發(fā)電機(jī)可以進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：首先電機(jī)在材料模型設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮壓縮應(yīng)力的影響因素，并通過(guò)改變通氣孔隔離物的數(shù)量以及它們的形狀來(lái)調(diào)整壓應(yīng)力的大小，位于定子齒和定子軛上的隔離物，其方向應(yīng)垂直或平行于磁通量密度的路徑方向。

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