Σύγκριση Απωλειών Πυρήνα Άμορφου Σιδήρου Και Μαγνητικής Λαμαρίνας Για Εφαρμογές Μηχανών Μονίμων Μαγνητών

Abstract

Η παρούσα εργασία πραγματεύεται το θέμα των απωλειών πυρήνα σε σιδηρομαγνητικά υλικά χαμηλών απωλειών. Πιο συγκεκριμένα, συγκρίνονται σε ένα πρώτο βήμα οι απώλειες πυρήνα υμενίων άμορφου σιδήρου πάχους 25 μm με τα χαρακτηριστικά μαγνητικής λαμαρίνας χαμηλών απωλειών πάχους 0.35 mm. Ακολούθως σε ένα δεύτερο βήμα σχεδιάζονται και προσομοιώνονται αντίστοιχα μαγνητικά κυκλώματα μηχανών μονίμων μαγνητών κατασκευασμένων από τα δύο προαναφερόμενα υλικά σε εφαρμογή κινητηρίου συστήματος ισχύος 2.5 kW.Αρχικά, πραγματοποιείται βιβλιογραφική επισκόπηση των ιδιοτήτων των σιδηρομαγνητικών υλικών με έμφαση στην ανάλυση των μαγνητικών ιδιοτήτων του άμορφου σιδήρου και των μαγνητικών λαμαρίνων μή κατευθυνόμενων κόκκων υπό το πρίσμα μικροσκοπικής κλίμακας. Στη συνέχεια, επιχειρείται ο ποιοτικός και ποσοτικός προσδιορισμός των απωλειών πυρήνα στα προαναφερόμενα σιδηρομαγνητικά υλικά, μέσω κατάστρωσης των εξισώσεων που περιγράφουν την εξάρτηση των απωλειών από τα χαρακτηριστικά του υλικού και της επιβαλλόμενης διέγερσης.Ακολουθεί πειραματική καταγραφή των μαγνητικών ιδιοτήτων ενός δοκιμίου υμενίων άμορφου σιδήρου που κατασκευάστηκε στο Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας της Σχολής Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών του Ε.Μ.Π. Για τις μετρήσεις υιοθετείται πειραματική διαδικασία προσδιορισμού των απωλειών πυρήνα σε τοροειδές δοκίμιο, αντίστοιχη με τη μέθοδο Epstein για τις μαγνητικές λαμαρίνες. Τα πειραματικά αποτελέσματα των απωλειών του υλικού αυτού συγκρίνονται με τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά μαγνητικής λαμαρίνας Μ235-35A.Σε ένα δεύτερο βήμα η σύγκριση των δύο υλικών επεκτείνεται σε μαγνητικά κυκλώματα μηχανών μονίμων μαγνητών κατασκευασμένων από τα δύο προαναφερόμενα υλικά. Πιο συγκεκριμένα, σχεδιάζονται και συγκρίνονται δύο ισοδύναμες μηχανές μονίμων μαγνητών που περιλαμβάνουν στο μαγνητικό κύκλωμα του στάτη άμορφο σίδηρο και μαγνητική λαμαρίνα Μ235-35A. Μελετάται διεξοδικά η επίδοση και η απόδοση κάθε μηχανής μέσω πεδιακής ανάλυσης με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων για ένα ευρύ φάσμα φορτίσεων. Ακόμα, δίνεται έμφαση στη βελτίωση της ακρίβειας της μεθοδολογίας υπολογισμού των απωλειών πυρήνα, αξιοποιώντας την προηγηθείσα ανάλυση.