השפעת גודל ליבת הברזל למינציה על התכונות המגנטיות של המנוע

ליבת פלדה חשמלית של GNEE

החברה המודרנית זקוקה לאנרגיה רבה, במיוחד אנרגיה נקייה וחשמל שניתן להסתגל. הצרכן הגדול ביותר של חשמל הוא המנוע החשמלי, שמשתמש ביותר מ-57.3 אחוזים מהחשמל שלו. מנועים מחולקים ליישומים תעשייתיים, מסחריים וביתיים, ושיפור יעילות המנוע היא דרך יעילה להשיג חיסכון באנרגיה במהירות. ציוד החשמל האלקטרוני מממש את המרת האנרגיה הדו-כיוונית בין אנרגיה, אחסון אנרגיה ורשת הפצה. הם משתמשים במוליכים למחצה IGBT, SiC ו-GaN כדי לאפשר לאלקטרוניקה המרת הספק ולבקרי מנוע לפעול בתדרים גבוהים.

מצד שני, בפעולות מיתוג הנשלטות על ידי אינוורטר, נוצרות לולאות משניות בעקומת ההיסטרזיס, מה שמגדיל את הפסדי הליבה. למרות שיש כמה מחקרים על התכונות המגנטיות של מנוע עם עירור אינוורטר בבית ומחוץ, ההשפעה שלליבת ברזלגודל המאפיינים המגנטיים של המנוע עדיין לא ברור. בנסיבות רגילות, אם החומר המגנטי הרך זהה תחת עירור סינוסואידאלי, גודל ליבת הברזל אינו משפיע על התכונות המגנטיות הנמדדות, מכיוון שצורת גל זרם העירור נשלטת, כך שצפיפות השטף המגנטי המתקבלת על ידי שילוב זמן של המתח המושרה בצד המשני הופך לגל סינוס. עם זאת, תחת עירור מהפך, בניגוד לעירור גלי סינוס, צורת הגל של זרם העירור אינה נשלטת, כך שצורת הגל המתקבלת תהיה מעוותת.

פרופסור Kyyoul Yun וצוותו באוניברסיטת Gifu ערכו מחקר רב על השפעת גודל הליבה על התכונות המגנטיות של מנועים. במחקר שנערך לאחרונה, הם מדדו את ההשפעה של גודל ליבת הברזל על התכונות המגנטיות של מנועים טורואידים למלריים על ידי שמירה על שטח החתך והסיבובים של ליבת הברזל הלמלרית ללא שינוי תחת עירור סינוס ועירור מהפך, תוך שינוי רק מתח הכניסה V, ו שמירה על תדירות הספק ומצב ויסות קבועים.

הם מצאו שתחת עירור מהפך, רוחב מחזור ההיסטרזיס של ליבת ברזל טבעתית קטנה, בינונית וגדולה הוא 205.1, 248.4 ו-273.1 אמ'/מ', בהתאמה, בעוד שתחת עירור מהפך, רוחב הלולאה המשנית של קטן, ליבת ברזל טבעתית בינונית וגדולה מוגדלת ב-73.1, 96.1 ו-123.5 A/m, בהתאמה. תחת עירור המהפך, ערכי איבוד הברזל של דגימות קטנות, בינוניות וגדולות הם 6.05, 9.58 ו-11.62 W/kg, בהתאמה. בהשוואה לאובדן הברזל של כל ליבת ברזל טבעתית תחת עירור סינוסואידאלי, איבוד הברזל של ליבה טבעתית קטנה, בינונית וגדולה תחת עירור מהפך גדל ב-124.9%, 256.1% ו-332.0% בהתאמה.

ממצאים אלו מצביעים על כך שככל שליבת הברזל גדולה יותר, כך נדרשים המתח ואיבוד הברזל גבוהים יותר, כלומר נדרשת יותר אנרגיה כדי לעורר ליבת ברזל טבעת גדולה יותר. הסיבה לכך היא שבהשוואה לליבות ברזל אחרות, צפיפות השטף המגנטי של ליבות ברזל גדולות משתנה יותר ליחידת זמן, וכתוצאה מכך זרמי מערבולת גדולים יותר. לכן, אובדן זרם המערבולת של ליבות ברזל טבעתיות גדולות יותר מזה של ליבות אחרות.