Bu tədqiqat, yeni enerji nəqliyyat vturşuələrinda ana ötürücü motoru kimi kullanılan V formalı daxili daimi maqnitli sinxron mühərriklarda (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM) stator və rotor çekirdeğinde kullanılan yönləndirilməmiş silisium poladın (Non-Oriented Silicon Steel, NOSS) dəmir itkisi, maqnit axın sıxlığı və mexaniki möhkəmlikının motor momentu, gücü və səmərəliliki üzərində təsirini araşdırır. Tədqiqatda fərqli kalınlıktaki NOSS materialleri laboratuvar ortamında manyetik kimi karakterize edilmiş, sonlu element modellerinde stator və rotor özellikleri ayrı ayrı değiştirilmiş və ultra yüksək akma dayanımlı 25SWYS900 kullanılarak rotor manyetik axın baryerləri daraltılmıştır. Ana bulgu, aşağı dəmir itkisinın səmərəlilik üzərində təsirinin esas kimi stator üzerinden ortaya çıktığı; rotor üçün ise aşağı dəmir itkisindan çox mexaniki möhkəmlik və uygun manyetik özelliklerin kritik olduğudur. Ultra yüksək dayanımlı rotor materialsiyle axın baryeri küçültüldüğünde simulyasiyada maksimum moment 220,5 Nm'den 240,7 Nm'ye və maksimum güc 155 kW'dan 169,1 kW'a çıkmış; prototipte 7500 rpm və 230 A koşulunda bariyer genişliğinin 2,0 mm'den 0,5 mm'ye azaltılması momentu 154,69 Nm'den 165,21 Nm'ye yükseltmiştir. Bununla belə nəticəlar belirli V formalı IPMSM geometrirəline və incelenen NOSS siniflarına aittir; fərqli motor topolojirəline birbaşa ümumilərütubətez.

Tədqiqatnın material seçimi açısından en mühüm sonucu, “her yerde en ince və ya en güclü silisium çeliği kullanmak” biçiminde tek yönlü bir tasarım kuralı önermemesidir. Stator tarafında özellikle yüksək sürət və yüksək elektriksel tezlikta aşağı demir kayıplı, ince NOSS avantaj sağlarken; aşağı sürətlarda 0,10 və ya 0,20 mm gibi çox ince təbəqəların avantajı sınırlı kalabilmektedir. Rotor tarafında ise araştırmanın simulyasiyaları, materialnin dəmir itkisi çox böyük ölçüde değişse bilə motorun ümumi performansının çox az değiştiğini göstərir.

Maqnit axın sıxlığı açısından motor, kiçik material farklarına aşağı həssaslıq göstermiştir. Örneğin \(B_{5000}\) və doyma axın sıxlığındaki təxminən %1'lik fark motor momentunda yalnız təxminən %0,77 fark yaratmışdır. Bunun əksinə orta və aşağı maqnit sahəsi bölgesindeki \(B_{5000}\) değerinin %6,6 değişmesi, doyma axın sıxlığı hemen hemen eyni kalmasına rağmen momentta təxminən %4,3 değişimle birlikdə görülmüşdür. Tədqiqatçılar bu nedenle yalnız doyma axın sıxlığına bakmanın yeterli olmadığını, tədqiqat bölgesindeki mıknatıslanma karakteristiğinin de değerlendirilmesi gerektiğini göstərir.

Ultra yüksək dayanımlı 25SWYS900'ün əsas avantajı birbaşa aşağı kayıp sağlaması deyil. Aksine tədqiqat, bu materialnin dəmir itkisi və maqnit axın sıxlığı açısından bazı dezavantajları bulunduğunu göstərir. Asıl avantaj, təxminən 900 MPa zəmanətli axma möhkəmliyinın rotor axın baryerlərinin daha dar tasarlanmasına izin vərmesidir. Daha dar bariyer, daimi maqnitın sızma axınısını azaltarak etkin manyetik akıyı yükseltmekte və böylece moment ilə güc artışına olanak diaqnozmaktadır. Buna görə tədqiqatçılar 25SWYS900'ü statorda değil, rotorda seçici biçimde kullanmayı önermektedir.

Türkiyə baxımından anlamı: Elektrikli araç ötürücü mühərriklərı, yüksək sürətli endüstriyel mühərriklər və ya benzer IPMSM tasarımlarında nüvə materialınin yalnız tek bir katalog parametresiyle seçilmemesi gerektiğini gösteren bu yaklaşma Türkiye'deki motor tasarım və yerliləştirme tədqiqatlarına uyarlanabilir. Lakin 0,10 mm təbəqəın, 25SWYS900'ün və ya tədqiqatdaki belirli bariyer genişliklerinin başka bir motora birbaşa aktarılması doğru deyil. Yerel materiallerin B-H, dəmir itkisi, axma möhkəmliyi, temperatur davranışı, üretimden mənbəlanan kenar hasarı və xərci; real motor geometrisi və vəzifə dövrüyle birlikdə yeniden test edilmelidir.

Tədqiqatın əsas sualı nədir?

IPMSM performansı yalnız elektromanyetik geometriye bağlı deyil. Stator və rotor paketlerini oluşturan elektrik çeliğinin kayıp, mıknatıslanma və mexaniki möhkəmlik özellikleri de eyni motorun səmərəlilik, moment, güc sıxlığı və yüksək sürətli güvənliğini değiştirebilir.

Araştırma üç ana soruyu birbirinden ayırarak ele almaktadır:

1. NOSS dəmir itkisinın azalması motor performansını ne kadar artırır və bu etki esas kimi statordan mı, rotordan mı gelir?
2. NOSS'un maqnit axın sıxlığı karakteristiği, özellikle \(B_{5000}\) və \(B_s\), moment və səmərəliliki nasıl etkilər?
3. Çok yüksək akma dayanımlı NOSS kullanmak, rotor manyetik axın baryerlərini güvənli biçimde küçülterek elektromanyetik performansı artırabilir mi?

Bu ayırma mühümdir; çünkü “en aşağı kayıplı”, “en yüksək akı sıxlıqlu” və “en dayanıklı” material eyni material olmak zorunda deyil. Tədqiqat, stator və rotorun fərqli görevleri nedeniyle material seçiminin de fərqlilaştırılması gerektiğini göstermeye tədqiqatktadır.

Dəmir itkisi hangi biləşenlerden oluşuyor?

Araştırmada NOSS toplam kaybı üç biləşene ayrılmaktadır:

\[ p_{\mathrm{total}} = p_h + p_c + p_e \]

Histerezis kaybı:

\[ p_h = k_h f B_m^2 \]

Fuko/Fuko cərəyanı kaybı:

\[ p_c = \frac{\pi^2 f^2 B_m^2 t^2} {6\rho\gamma} \]

və ek kayıp:

\[ p_e = K_e f^{1.5} B_m^{1.5} \]

kimi vərilmektedir. Burada \(f\) tezlik, \(B_m\) maqnit axın sıxlığı genliği və \(t\) təbəqə qalınlığıdır. Eddy current kaybındaki \(t^2\) terimi, təbəqə qalınlığının özellikle yüksək tezlikta neden kritik olduğunu göstərir.

Sacın inceltilmesi Fuko cərəyanı yolunu kısaltarak bu kaybı düşürür. Lakin tədqiqat, aşağı tezlikta toplam kaybın zaten böyük ölçüde histerezis davranışı tarafından belirlenebildiğini; dolayısıyla daha ince təbəqəın her tədqiqat noktasında eyni avantajı vərmediğini göstərir.

İlk IPMSM modeli hangi özelliklere sahip?

NOSS kalınlığı və dəmir itkisi tədqiqatlarında kullanılan V formalı IPMSM'nin əsas özellikleri şöyledir:

Karşılaştırılan üç təbəqə:

• 0,10 mm: ESW8517,
• 0,20 mm: 20SW1200,
• 0,30 mm: 30SW1500.

Malzemelerin B-P və B-H karakteristikleri ayrı ayrı motor modeline atanarak eyni geometri üzerinde fərqli nüvə materiallerinin etkisi hesablanmışdır.

Malzemelerin manyetik özellikleri nasıl ölçüldü?

Üç NOSS materialsi Epstein çərçivəsi metodiyle və BROCKHAUS manyetik özellik ölçüm cihazıyla test edilmiştir. Deney düzeneğinde numunenin sıcaklığı izlenmiş və numune sıcaklığı 60 °C'ye ulaştığında test otomatik kimi sonlandırılmıştır.

Tədqiqatda 50, 100, 200, 400 və 1000 Hz üçün gösterilən kayıp eğrirəli, tezlik arttıkça ince təbəqəın avantajının belirginleştiğini göstərir. Düşük tezlikta ise 0,20 mm təbəqəın 0,30 mm'ye karşı açık bir üstünlüğü oluşmamış; tədqiqatçılar bunu aşağı Fuko cərəyanı səhmı və əməliyyate mənbəlı artık gerilmelerin histerezis kaybını artırabilmesiyle ilişkiləndirmiştir.

İnce NOSS motor səmərəlilikini ne kadar değiştirdi?

Stator və rotorun ikisinde de eyni kalınlıktaki materialnin kullanıldığı simulyasiyada təbəqə inceldikçe maksimum və ortalama səmərəlilik sınırlı fakat tutarlı biçimde yükselmiş; yüksək səmərəlilik bölgesinin genişliği ise daha belirgin değişmiştir.

İnce təbəqə her sürətda daha mı iyi?

Hayır. Tədqiqatnın mühüm nəticələrindan biri budur. Yaklaşık 2000 rpm və altındaki aşağı sürət bölgesinde, yani elektriksel tezlikın təxminən 100 Hz və altında olduğu koşullarda 0,10 və 0,20 mm təbəqəların nüvə kaybı avantajı sınırlıdır. Bazı koşullarda 0,20 mm materialnin kaybı 0,30 mm materialden bilə daha yüksək hesablanmışdır.

Sürət 20.000 rpm'ye doğru yükseldikçe Fuko cərəyanı biləşeni büyüdüğü üçün ince təbəqəların nüvə kaybı və səmərəlilik avantajı belirginleşmektedir. Dolayısıyla tədqiqat, aşağı sürətlı bir motor üçün xərci yüksək çox ince təbəqəı otomatik kimi seçmeyi desteklememektedir.

Dəmir itkisi açısından stator ilə rotor eyni derecede mühüm mi?

Tədqiqatçılar bunu ayırabilmek üçün rotor üzerinde çox fərqli dəmir itkisina sahip dört material vərisini karşılaştırmıştır: 0,10 mm, 0,20 mm, 0,30 mm NOSS və kaybı belirgin şekilde daha yüksək 25SWYS900.

Stator özellikleri sabit tutulup yalnız rotorun kayıp karakteristiği değiştirildiğinde maksimum moment təxminən 216,17–216,23 Nm, ortalama səmərəlilik ise %89,68–%89,72 arasında kalmıştır. Motor səmərəlilik eğrirəli neredeyse çakışmıştır.

Bu nəticə tədqiqatnın mühüm material seçim ildəqiqi ortaya koymaktadır: NOSS dəmir itkisinın motor səmərəlilikine böyük etkisi esas kimi stator çekirdeği üzerinden oluşmaktadır. Buna görə statorda aşağı kayıp özellikle mühümdir; rotor materialsinde ise aşağı kayıp özelliğinin tek başına önceliklendirilmesi gerekli deyil.

Neden rotor kaybının etkisi daha kiçik çıktı?

Tədqiqat bunu geniş nəzəri bir rotor kaybı modeliyle ayrı ayrı parçalamamakta; sonucu sonlu element müqayisəları üzerinden göstərir. Aynı motor modelinde rotor materialsinin kayıp vərirəli ciddi biçimde değiştirilmesine rağmen toplam motor momentu və səmərəliliki çox az değişmiştir.

Buna görə “rotor kaybı sıfırdır” və ya “rotor materialsinin manyetik özellikleri örütubətsizdir” sonucu çıkarılamaz. Mənbə yalnızca incelenen IPMSM'de rotor NOSS'unun dəmir itkisi karakteristiğine motor performansının aşağı həssaslıq gösterdiğini dəstəkləyir.

Maqnit axın sıxlığı üçün hangi materialler karşılaştırıldı?

Araştırmanın ikinci aşamasında üç NOSS sinifı seçilmiştir:

• 30SW1500,
• 30SWH1500,
• 25SWYS900.

30SW1500 üçün \(B_{5000}=1,66\) T və \(B_s=2,08\) T vərilmişdir. 30SWH1500'de bu değerler sırasıyla 1,68 T və 2,11 T'dir. Bunun əksinə 25SWYS900 üçün \(B_{5000}=1,55\) T və \(B_s=2,07\) T rapor edilmişdir.

\(B_{5000}\), materialnin 5000 A/m maqnit sahəsi şiddetindeki maqnit axın sıxlığıdur. \(B_s\) ise tədqiqatda 85.000 A/m civarındaki yüksək alan bölgesinde vərilən doygunluğa yakın akı yoğunluğunu temsil etmektedir.

Yaklaşık %1'lik manyetik özellik farkı motoru ne kadar etkilədi?

30SW1500 və 30SWH1500 stator və rotorun ikisinde de kullanıldığında \(B_{5000}\) və \(B_s\) değerleri arasında təxminən %1 mertebesinde fark bulunmasına rağmen mühərriklərın maksimum və ortalama səmərəlilikleri neredeyse eyni kalmıştır. Maksimum moment 220,5 Nm'den 222,2 Nm'ye değişmiş; mənbə bunu təxminən %0,77 moment farkı kimi değerlendirmiştir.

Bu nəticə motorun kiçik maqnit axın sıxlığı fərqlilıklarına yüksək həssaslıq göstermediğini dəstəkləyir.

B₅₀₀₀ farkı büyüdüğünde ne oldu?

30SW1500 ilə 25SWYS900 müqayisəsında \(B_s\) yalnız təxminən %0,48 fərqliyken \(B_{5000}\) təxminən %6,6 daha aşağıtür. Her iki material hem stator hem rotorda kullanıldığında maksimum moment 220,5 Nm'den 211,5 Nm'ye düşmüş; mənbə bu farkı təxminən %4,3 kimi raporlamıştır.

Bu bulgu, motor tasarımında yalnız doyma axın sıxlığına bakmanın yeterli olmayabiləceğini göstərir. Orta-aşağı maqnit sahəsi bölgesindeki mıknatıslanma karakteristiği de real tədqiqat momentunu etkiləyebilir.

Maqnit axın sıxlığında stator mu rotor mu daha etkili?

Yedi stator–rotor kombinasyonunun karşılaştırıldığı simulyasiyalarda her iki çekirdeğin manyetik özellikleri momentu etkiləmiştir. Lakin tədqiqat, moment–\(B_{5000}\) eğimlerinin müqayisəsına dayanarak stator materialsindeki maqnit axın sıxlığı değişiminin rotor materialsindeki eyni değişimden daha güclü etki oluşturduğunu bildirmektedir.

Böylece stator materialsi iki açıdan öne çıkmaktadır: hem aşağı dəmir itkisi hem de uygun maqnit axın sıxlığı motor performansında belirleyici olmaktadır.

Ultra yüksək dayanımlı rotor materialsine neden ihtiyaç duyuluyor?

V formalı IPMSM rotorunda mıknatısların çmərhələsinde manyetik axın baryerləri bulunur. Bu bariyerler mümkün olduğunca dar olduğunda daimi maqnittan geçen sızma axını azaltılabilir. Lakin rotor yüksək sürətda döndüğünde bariyer bölgeleri yüksək mərkəzdənqaçma gərginliyine maruz kalır.

Tədqiqatnın mekanik modeli, bariyer genişliği azaldıkça gerilmenin sürətla yükseldiğini; eyni şekilde rotor sürəti 10.000 rpm'den 18.000 rpm'ye çıkarken mərkəzdənqaçma gərginliyinin de ciddi şekilde arttığını göstərir.

Buna görə elektromanyetik tasarımın istediği “dar bariyer” ilə mekanik güvənliğin istediği “yeterli kesit alanı” arasında birbaşa bir tasarım çatışması vardır.

25SWYS900 mekanik açıdan ne sağlıyor?

Karşılaştırmada geleneksel 30SW1500 üçün zəmanətli axma möhkəmliyi 420 MPa, 25SWYS900 üçün ise 900 MPa kimi vərilmişdir. Her iki materialde de 150 °C'deki axma möhkəmliyi düşüşünün 20 °C'ye göre 90 MPa üçünde kaldığı qeyd edilir.

Tədqiqat yüksək temperatur və üretim/ovərspeed qeyri-müəyyənliklerini hesaba katmak üçün 1,2 təhlükəsizlik əmsalı kullanmaktadır:

\[ F = \frac{R_{p0.2}-90} {1.2} \]

Burada \(F\) rotor bariyerinin izin vərilən maksimum mərkəzdənqaçma gərginliyi, \(R_{p0.2}\) ise materialnin 20 °C'deki zəmanətli axma möhkəmliyidır.

Buna göre təxminən izin vərilən değerler:

• 30SW1500: 275 MPa,
• 25SWYS900: 675 MPa.

kimi hesablanmışdır.

Daha yüksək dayanım bariyer geometrisini ne kadar değiştirdi?

Kaynağın tasarımında geleneksel materialde üç kritik manyetik bariyer genişliği:

2,4 mm / 2,0 mm / 2,0 mm

kimi kullanılırken, 25SWYS900 ilə:

1,0 mm / 0,9 mm / 0,9 mm

düzeyine indiriləbilmiştir.

Sonlu eleman gerilme nəticələrinda 30SW1500 tasarımının maksimum değeri 275,58 MPa, 25SWYS900'lü dar bariyer tasarımının değeri ise 666,95 MPa'dır. İkinci sayı çox daha yüksək olsa da materialnin izin vərilən dayanım sınırı da çox daha yüksəktir.

Ultra yüksək dayanımlı materialnin real kazancı materialnin kendisinden mi geliyor?

Tədqiqatnın mühüm ayırmalarından biri budur. Aynı geniş bariyer geometrisinde 30SW1500 rotor yerine 25SWYS900 rotor kullanıldığında moment biraz azalmakta və motor performansı böyük ölçüde eyni kalmaktadır. Dolayısıyla yüksək dayanımlı material yalnızca “daha iyi manyetik material” olduğu üçün avantaj sağlamamaktadır.

Asıl kazanç, yüksək mexaniki möhkəmlikın rotor geometriyasınin yeniden optimize edilmesine izin vərmesidir. Bariyer küçültüldüğünde sızma axını azalır, D oxi akı bağlantısı yükselir və elektromanyetik performans artar.

Neden 25SWYS900 statorda önerilmiyor?

25SWYS900 hem statorda hem rotorda kullanıldığında maksimum güc 169,1 kW düzeyinde kalsa da maksimum səmərəlilik %97,23'ten %96,43'e, ortalama səmərəlilik %89,58'den %88,63'e düşmektedir. %97 və ya üzeri yüksək səmərəlilik bölgesinin oranı da Şema 3'te %6,21 iken Şema 4'te sıfıra inmektedir.

Tədqiqatçılar bunu 25SWYS900'ün mexaniki möhkəmlik avantajına karşılık dəmir itkisi və maqnit axın sıxlığı özelliklerinin stator açısından daha elvərişsiz olmasıyla ilişkiləndirmektedir.

Nəticə kimi önerilən material mantığı:

Prototipler nasıl test edildi?

Yüksek dayanım və axın baryeri hipotezini eksperimental kimi değerlendirmek üçün dört prototip üretilmiştir. İki prototipte özellikle sürətlı deformasiya və ya kırılma davranışı gözlenebilmesi amacıyla dış axın baryerləri 0,5 mm'ye kadar işlenmiştir.

17.750 rpm testinin sonucu neydi?

Yüksek sürətlı mekanik test 8000 rpm'den başlatılmış və 17.000 rpm'ye kadar her 1000 rpm artış üçün 30 dakika çalıştırılmıştır. Daha sonra kritik bölgeye yaklaşılırken sürət 250 rpm'lik adımlarla artırılmıştır.

Kaynağın Tablo 7–8, Şekil 19 və takip eden açıklaması birlikdə değerlendirildiğinde 0,5 mm bariyerli geleneksel 30SW1500 rotorun, yani Scheme 4'ün, 17.750 rpm'de plastik deformasiya gösterdiği; eyni dar bariyere sahip 25SWYS900 rotorlu Scheme 3'te görünür boyutsal değişim oluşmadığı anlaşılmaktadır.

Deforme olan rotorun ortalama çap değişimi ön və arka uclarda sırasıyla təxminən %0,82 və %0,81 kimi rapor edilmişdir.

FEM'de Scheme 4 rotorunun 17.750 rpm'deki maksimum mərkəzdənqaçma gərginliyi 489,95 MPa ilə dış axın baryeri 3 bölgesinde ortaya çıxmışdır. Hesaplanan maksimum iki taraflı deformasiya 0,96 mm, eksperimental ölçüm ise təxminən 1,03 mm'dir. Mənbə iki değer arasındaki yawyı %7,3 kimi raporlamaktadır.

Elektromanyetik prototip testi simulyasiyau doğruladı mı?

Dört prototipin elektromanyetik performans müqayisəsı 7500 rpm və 230 A koşulunda həyata keçirilmişdir.

Aynı 2,0 mm bariyer geometrisinde rotor materialsinin 30SW1500'den 25SWYS900'e değiştirilmesi moment və səmərəliliki pratik kimi değiştirmemiştir. Bu, yüksək dayanımlı materialnin yalnız başına elektromanyetik kazanç sağlamadığı yönündeki simulyasiya sonucuyla uyumludur.

25SWYS900 sayesinde dış bariyerler 0,5 mm'ye daraltıldığında ise moment 154,69 Nm'den 165,21 Nm'ye yükselmiştir. Mənbə bunu %6,8 artış kimi vərmektedir. Səmərəlilik de %94,59'dan %94,89'a çıxmışdır.

Tədqiqatnın söylediği nedir?

• İnce NOSS özellikle yüksək sürətli və yüksək tezliklı bölgelerde IPMSM dəmir itkisinı azaltabilir.
• Düşük kayıplı materialnin motor səmərəlilikine etkisi esas kimi stator üzerinden realleşir.
• Rotor NOSS'unun dəmir itkisi karakteristiğindeki böyük farklar incelenen modelde motor ümumi performansını çox az değiştirmiştir.
• Stator və rotorun maqnit axın sıxlığı momentu etkilər; statorun etkisi daha böyüktür.
• Küçük B-H fərqlilıkları motor performansını çox az değiştirebilir; daha böyük \(B_{5000}\) farkları moment üzerinde görünür etki yaratabilir.
• Ultra yüksək akma dayanımlı NOSS, rotor bariyerlerinin küçültülmesine izin vərerek sızma axınıyı azaltabilir və moment/güc sıxlığınu artırabilir.
• 25SWYS900'ün güclü yönü rotor mexaniki möhkəmlikıdır; tədqiqat bu materialyi statorda önermemektedir.

Tədqiqatnın söylemediği nedir?

• 0,10 mm NOSS'un bütün IPMSM'lerde ekonomik və ya teknik kimi en iyi seçim olduğu gösterilmemiştir.
• 25SWYS900'ün bütün rotor geometrirəlinde eyni moment artışını sağlayacağı kanıtlanmamıştır.
• Rotor dəmir itkisinın bütün motor tiplerinde örütubətsiz olduğu sonucu çıkarılamaz.
• 17.750 rpm sonucunun fərqli rotor çapları və ya bariyer geometrirəline birbaşa taşınabiləceği gösterilmemiştir.
• Farklı üreticirəlin eşdeğer nominal özellikteki elektrik poladlarınin eyni davranacağı doğrulanmamışdır.
• Uzun süreli yorulma, milyonlarca devirlik ömür, termal dövr və seriyalı istehsal toleranslarına ilişkin kapsamlı davamlılıq doğrulaması sunulmamıştır.
• Tədqiqat material xərclerini parasal kimi müqayisəmaktadır; yalnız çox ince təbəqəın xərcinin yüksək olabiləceğini belirtmektedir.

Tədqiqatın metodu və nəticələri

Tədqiqatnın sınaq–simulyasiya zinciri

1. 0,10, 0,20 və 0,30 mm NOSS numunelerinin Epstein çərçivəsi və BROCKHAUS sistemiyle manyetik özelliklerinin ölçülmesi.
2. B-P və B-H vərirəlinin 210 mm stator dış çaplı V formalı IPMSM sonlu element modeline aktarılması.
3. Farklı sürət və yük koşullarında nüvə kaybı, səmərəlilik və yüksək səmərəlilik bölgesinin müqayisəsi.
4. Stator özellikleri sabit tutularak yalnız rotor kayıp vərirəlinin değiştirilmesi və rotor kayıp həssaslıqinin değerlendirilmesi.
5. 30SW1500, 30SWH1500 və 25SWYS900 B-H eğrirəlinin müqayisəsi.
6. Yedi fərqli stator–rotor manyetik özellik kombinasyonunun simüle edilmesi.
7. Stator və rotor manyetik özelliklerinin moment üzerindeki göreli etkisinin belirlenmesi.
8. 128 mm stator dış çaplı V formalı rotor modeli üzerinde bariyer genişliği–mərkəzdənqaçma gərginliyi ilişkisinin hesaplanması.
9. 30SW1500 və 25SWYS900 üçün 20 °C və 150 °C mekanik özelliklerinin müqayisəsi.
10. 1,2 güvənlik katsayısıyla izin vərilən rotor bariyer gerilmelerinin hesaplanması.
11. 25SWYS900 ilə dar bariyerli rotor geometriyasınin tasarlanması və elektromanyetik performansının simulyasiyau.
12. 30SW1500 və 25SWYS900 rotorlu prototiplerin yüksək sürətli mekanik və elektromanyetik testlerle doğrulanması.

Kalınlık müqayisəsının ana nəticələri

Bu tablo, tepe səmərəlilikdeki farkın yalnız 0,3 yüzde puanı olmasına karşılık çox yüksək səmərəlilikle çalışılabilən sürət–moment alanının daha belirgin genişlediğini göstərir.

Rotor kaybı həssaslıqi

Dört fərqli rotor kayıp karakteristiğinde:

• maksimum moment təxminən 216,17–216,23 Nm,
• ortalama moment təxminən 87,44–87,49 Nm,
• maksimum səmərəlilik təxminən %97,23–%97,26,
• ortalama səmərəlilik təxminən %89,68–%89,72

aralığında kalmıştır. Mənbə bu yakınlığı rotor dəmir itkisi karakteristiğine aşağı performans həssaslıqi kimi yorumlamaktadır.

Maqnit axın sıxlığı kombinasyonları

A–A13 müqayisəsı kiçik manyetik özellik farklarına aşağı həssaslıqi, A–A23 müqayisəsı ise daha böyük \(B_{5000}\) farklarının moment üzərində təsirini göstərir.

Ultra yüksək dayanımlı rotor tasarımının sayısal sonucu

25SWYS900 ilə bariyerlerin 1,0/0,9/0,9 mm'ye daraltıldığı Şema 3, əsas Şema 1'e göre:

• maksimum momentta %9,2 artış,
• maksimum gücte %9,1 artış,
• ≥%97 səmərəlilik bölgesinde %2,08'den %6,21'e yükselme

sağlamıştır.

Bunun əksinə 25SWYS900'ün statorda da kullanıldığı Şema 4'te maksimum səmərəlilik %96,43'e və ortalama səmərəlilik %88,63'e geriləmiştir. Buna görə tədqiqatçıların nihai material önerisi, aşağı kayıplı materialyi statorda və ultra yüksək dayanımlı materialyi yalnız rotorda kullanmaktır.

Yüksek sürətlı mekanik doğrulama

Dar bariyerli 30SW1500 və 25SWYS900 rotorları karşılaştıran test:

• 8000 rpm'de başlamış,
• 17.000 rpm'ye kadar 1000 rpm / 30 dakika adımlarıyla ilərlemiş,
• daha sonra 250 rpm / 30 dakika artışlarla devam etmiş,
• 17.750 rpm'de geleneksel materialli dar bariyerli rotorun plastik deformasiyauyla nəticəlanmıştır.

Mənbəta bu sınaqin prototip numaralandırmasını anlatan bir cümlede çelişki bulunduğu üçün nəticə, Tablo 7–8, Şekil 19 və takip eden açıklamaların birlikdə gösterdiği Scheme 4/30SW1500 yorumu esas alınarak aktarılmıştır.

Simülasyon–sınaq deformasiya müqayisəsı

Bu yakınlık tədqiqatçılar tarafından rotor mekanik FEM modelinin eksperimental davranışı makul düzeyde temsil ettiğinin kanıtı kimi qiymətləndirilmişdir.

7500 rpm elektromanyetik doğrulama

7500 rpm və 230 A'deki prototip testinde eyni bariyer geometrisinde 30SW1500 və 25SWYS900 rotorların performansı neredeyse eynidır. Dar bariyerli 25SWYS900 rotor ise momentu təxminən %6,8 yükseltmiştir. Bu bulgu, performans artışının materialnin birbaşa elektromanyetik üstünlüğünden ziyade yüksək dayanım sayesinde mümkün olan rotor geometriyası değişikliğinden mənbəlandığı yorumunu dəstəkləyir.

Bilimsel məhdudiyyətlər

Tədqiqatda kullanılan motor geometrisi bütün bölümlerde eyni deyil. Dəmir itkisi və maqnit axın sıxlığı tədqiqatlarında 210 mm stator dış çaplı, 100 mm paket boylu və 20.000 rpm maksimum sürətlı IPMSM kullanılırken, ultra yüksək dayanımlı rotor incelemesinde 128 mm stator dış çapına sahip başka bir V formalı model esas alınmıştır. Buna görə iki bölümdeki bütün mutlak sayısal değerler tek bir motora aitmiş gibi birleştirilmemelidir.

Malzeme və prototip performans tablolarında kapsamlı statistik qeyri-müəyyənlik, tekrarlı test dağılımı və ya xəta çubuğu sunulmamaktadır. Nəticəlar ölçülən və simüle edilən belirli tədqiqat noktalarına dayanmaktadır.

Yüksek sürətlı prototip testi plastik deformasiya davranışını göstərir; lakin uzun süreli yorulma ömrü, termal dövr, seriyalı istehsal toleransı, mənbə/kenar hasarının dağılımı və milyonlarca mekanik dövr sonunda rotor dayanımı incelenmemiştir.

Malzemelerin xərc farkı nicel kimi vərilmemiştir. Mənbə 0,10 mm NOSS'un yüksək xərcli olduğunu belirtmekte, lakin parasal xərc və ya həyat dövrü xərci təqdim etmir.

25SWYS900 üreticisi olan Shougang Zhixin Electromagnetic Material şirketiyle iki yazarın kurumsal bağlantısı mənbəta açık biçimde beyan edilmiştir. Tədqiqatda çıkar çatışması bulunmadığı yönünde yazar beyanı mevcuttur.

Mənbə və metod qeydi

Tam orijinal tədqiqat adı: The Influence of Non-Oriented Silicon Steel Core Material on Motor Performance

Müəlliflər, mənbə sırasıyla: Guanglin Li; Jing Zhao; Xiaoqing Guan; Zhizhou Chen; Bin Wang.

Eş katkı/eş birinci yazar: Mənbəta eş katkı və ya eş birinci yazarlık bildirimi bulunmamaktadır.

Sorumlu yazar: Guanglin Li.

Qurumlar: School of Automation, Beijing Institute of Technology, Beijing, China; Shougang Zhixin Electromagnetic Material (Qian’an) Co., Ltd., Tangshan, China; Department of Intelligent Control, Yantai Engineering & Technology College, Yantai, China.

Jurnal: Machines.

Nəşriyyat: MDPI, Basel, Switzerland.

Yayın kimliği: Machines 2026, 14(5), 538.

DOI: 10.3390/machines14050538.

Rəsmi bağlantı:https://doi.org/10.3390/machines14050538

Alınma / revizyon / kabul / yayın: 15 Nisan 2026 / 5 Mayıs 2026 / 9 Mayıs 2026 / 11 Mayıs 2026.

Mənbə növü və hakemlik durumu: Machines dergisinde yayımlanmış hakemli araştırma makalesi.

Lisans: Creativə Commons Attribution (CC BY). Telif hakkı © 2026 yazarlara aittir.

Maliyyələşmə: Araştırmanın dış maliyyəman almadığı belirtilmiştir.

Məlumat əlçatanlığı: Veri setlerinin teknik və zaman kısıtları nedeniyle birbaşa erişiləbilir olmadığı, erişim taleplerinin sorumlu yazara yöneltiləbiləceği qeyd edilir.

Maraqlar toqquşması: Guanglin Li və Bin Wang'ın Shougang Zhixin Electromagnetic Material (Qian’an) Co., Ltd. çalışanı olduğu belirtilmiştir. Müəlliflər araştırmayı uygunsuz şekilde etkiləyebiləcek ticari və ya mali ilişki bulunmadığını beyan etmektedir.

Müəllif katkıları: Kavramsallaştırma Guanglin Li və Jing Zhao; metodoloji Guanglin Li; yazılım Guanglin Li və Xiaoqing Guan; doğrulama Guanglin Li, Jing Zhao və Xiaoqing Guan; araştırma Guanglin Li və Zhizhou Chen; mənbəlar Bin Wang; vəri düzenleme Zhizhou Chen və Xiaoqing Guan; ilk taslak Guanglin Li; inceleme və düzenleme Xiaoqing Guan; görselleştirme Xiaoqing Guan tarafından yürütülmüştür.

Yasəhm zekâ kullanım beyanı: Teşekkür bölümünde, İngilizce yazımı iyiləştirmek və dil bilgisi xətalarını azaltmak amacıyla metnin bir bölümünün DeepSeek V3.2 ilə dil açısından düzenlendiği; yazarların çıktıyı gözden geçirip düzenlediği və yayın içeriğinin sorumluluğunu üstlendiği qeyd edilir.

Mənbə içi tutarsızlık notu 1: Yüksek sürətlı prototip testi bölümünde bir cümle 17.750 rpm'de Scheme 3 rotorunun plastik deformasiya gösterdiğini söyledikten hemen sonra yine Scheme 3 üçün görünür değişiklik olmadığını belirtmektedir. Tablo 7'ye göre Scheme 3, 25SWYS900 rotorlu; Scheme 4 ise 30SW1500 rotorlu 0,5 mm bariyerli prototiptir. Aynı bölümün devamında rotor çapı değişiminin Scheme 4'e ait olduğu, Scheme 4 materialsinin axma möhkəmliyina ulaştığı və Scheme 3 boyutlarının değişmediği ifade edilmektedir. Buna görə ana bilimsel anlatımda daha geniş iç tutarlılıkla desteklenen “Scheme 4 deforme oldu, Scheme 3 görünür değişiklik göstermedi” yorumu kullanılmış; çelişkili mənbə cümlesi gizlenmemiştir.

Mənbə içi tutarsızlık notu 2: Ultra yüksək dayanım tasarım bölümünde bir yerde “35SW1500” ifadesi geçmektedir; tədqiqat boyunca material 30SW1500 kimi diaqnozmlanmış və ilgili tablolar da 30SW1500 kullanmıştır. Həmçinin mekanik özellik grafiğine bir cümlede Şekil 13 denirken görünür grafiğin numarası Şekil 14'tür. Bu fərqlilıklar mənbə içi yazım/numaralandırma tutarsızlığı kimi korunmuştur.

Model kapsamı notu: Dəmir itkisi və manyetik sıxlıq analizleri üçün kullanılan ana model 210 mm stator dış çapı və 100 mm paket boyuna sahiptir. Ultra yüksək dayanımlı rotor bölümünde ise 128 mm stator dış çaplı başka bir V formalı IPMSM modeli istifadə olunur. Farklı bölümlerdeki mutlak değerler tek bir motor konfigürasyonuna aitmiş gibi birleştirilmemelidir.

Bilimsel kapsam sınırı: Nəticələr incelenen NOSS sinifları, V formalı rotor geometrirəli, sonlu element modelleri və prototip tədqiqat noktaları üçün geçerlidir. Farklı IPMSM topolojirəli, fərqli təbəqə üreticirəli, seriyalı istehsal prosesleri və ya başka temperatur və görev dövrlerinde material seçimi yeniden doğrulanmalıdır.

İçeriğin hazırlanma metodi: Bu Verianla içeriğinin bilimsel bölümü yalnızca mənbə tədqiqatnın metnine, denklemlerine, B-H və dəmir itkisi ölçümlerine, FEM analizlerine, tablolarına, rotor gerilme/deformasiya nəticələrina və prototip testlerine dayanmıştır. Dış mənbəlardan yeni eksperimental nəticə və ya material performans değeri eklenmemiştir. Dış doğrulama yalnız bibliyografik kimlik və derginin hakemlik durumunun kontrolü üçün istifadə edilmişdir. Inline SVG'ler mənbəta raporlanan dəqiq tablo vərirəlinden yeniden çizilmiş və ya araştırmanın metod və nəticələrina dayanarak oluşturulmuş özgün türk dili Verianla şemalarıdır.