Ин таҳқиқот таъсири талафоти оҳан, зичии ҷараёни магнитӣ ва устувории механикии пӯлоди кремнийи ғайрисамтнокро (Non-Oriented Silicon Steel, NOSS), ки дар ядрои статор ва ротори муҳаррикҳои синхронии магнитҳои доимии дохилии V-шакл (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM) ҳамчун муҳаррики асосии кашиши мошинҳои энергияи нав истифода мешавад, ба моменти муҳаррик, қувва ва самаранокӣ меомӯзад. Дар таҳқиқот маводҳои NOSS бо ғафсии гуногун дар лаборатория аз ҷиҳати магнитӣ тавсиф шуда, дар моделҳои элементҳои ниҳоӣ хусусиятҳои статор ва ротор алоҳида тағйир дода шуданд ва бо истифода аз 25SWYS900-и дорои устувории ултрабаланди ҷорӣшавӣ монеаҳои ҷараёни магнитии ротор танг карда шуданд. Хулосаи асосӣ ин аст, ки таъсири талафоти пасти оҳан ба самаранокӣ асосан тавассути статор зоҳир мешавад; барои ротор бошад, на талафоти пасти оҳан, балки устувории механикӣ ва хусусиятҳои мувофиқи магнитӣ муҳимтаранд. Ҳангоми хурд кардани монеаи ҷараён бо маводи ротории ултрабаландустувор, дар симулятсия моменти максималӣ аз 220,5 Nm'den ба 240,7 Nm'ye ва қувваи максималӣ аз 155 kW'dan ба 169,1 kW'a афзуд; дар прототип, дар шароити 7500 rpm ва 230 A, кам кардани паҳнои монеа аз 2,0 mm'den ба 0,5 mm'ye моментро аз 154,69 Nm'den ба 165,21 Nm'ye баланд кард. Бо вуҷуди ин, натиҷаҳо ба геометрияҳои мушаххаси IPMSM-и V-шакл ва синфҳои NOSS-и омӯхташуда тааллуқ доранд; онҳоро ба топологияҳои дигари муҳаррик мустақиман умумӣ кардан мумкин нест.

Муҳимтарин натиҷаи таҳқиқот аз нуқтаи назари интихоби мавод ин аст, ки он қоидаи яксамтаи тарҳрезии «дар ҳама ҷо бориктарин ё мустаҳкамтарин пӯлоди кремнийиро истифода баред»-ро пешниҳод намекунад. Дар тарафи статор, махсусан дар суръати баланд ва басомади баланди электрикӣ, NOSS-и борик бо талафоти пасти оҳан бартарӣ медиҳад; аммо дар суръатҳои паст бартарии варақҳои хеле борик, ба монанди 0,10 ё 0,20 mm, метавонад маҳдуд бошад. Дар тарафи ротор бошад, симулятсияҳои таҳқиқот нишон медиҳанд, ки ҳатто агар талафоти оҳании мавод ба миқдори хеле зиёд тағйир ёбад ҳам, кори умумии муҳаррик хеле кам тағйир меёбад.

Аз нуқтаи назари зичии ҷараёни магнитӣ муҳаррик ба фарқиятҳои хурди мавод ҳассосияти паст нишон дод. Масалан, фарқи тақрибан %1'лик дар \(B_{5000}\) ва зичии ҷараёни сершавӣ дар моменти муҳаррик танҳо тақрибан %0,77 фарқ ба вуҷуд овард. Баръакс, тағйирёбии %6,6-и \(B_{5000}\) дар минтақаи майдони магнитии миёна ва паст, дар ҳоле ки зичии ҷараёни сершавӣ қариб яксон монд, бо тағйирёбии тақрибан %4,3 дар момент ҳамроҳ буд. Аз ин рӯ, муҳаққиқон нишон медиҳанд, ки танҳо ба зичии ҷараёни сершавӣ нигоҳ кардан кофӣ нест ва хусусияти магнитшавӣ дар минтақаи корӣ низ бояд арзёбӣ шавад.

Бартарии асосии 25SWYS900-и ултрабаландустувор мустақиман таъмин кардани талафоти паст нест. Баръакс, таҳқиқот нишон медиҳад, ки ин мавод аз ҷиҳати талафоти оҳан ва зичии ҷараёни магнитӣ баъзе нуқсонҳо дорад. Бартарии воқеӣ дар он аст, ки устувории кафолатноки ҷорӣшавии тақрибан 900 MPa имкон медиҳад монеаҳои ҷараёни ротор тангтар тарҳрезӣ шаванд. Монеаи тангтар ҷараёни ихроҷи магнити доимиро кам карда, ҷараёни магнитии муассирро зиёд мекунад ва ба ин васила имкони афзоиши момент ва қувваро фароҳам месозад. Аз ин рӯ, муҳаққиқон тавсия медиҳанд, ки 25SWYS900 на дар статор, балки ба таври интихобӣ дар ротор истифода шавад.

Аҳамият барои Туркия: Ин равиш, ки нишон медиҳад дар муҳаррикҳои кашиши мошинҳои барқӣ, муҳаррикҳои саноатии баландсуръат ё тарҳҳои монанди IPMSM маводи ядро набояд танҳо аз рӯи як параметри каталогӣ интихоб шавад, метавонад ба корҳои тарҳрезӣ ва маҳаллисозии муҳаррикҳо дар Туркия мутобиқ карда шавад. Аммо интиқоли мустақими варақи 0,10 mm, 25SWYS900 ё паҳноҳои мушаххаси монеаи таҳқиқот ба муҳаррики дигар дуруст нест. Хусусиятҳои B-H, талафоти оҳан, устувории ҷорӣшавӣ, рафтор дар ҳарорат, осеби канорӣ аз истеҳсол ва арзиши маводҳои маҳаллӣ бояд бо геометрияи воқеии муҳаррик ва давраи кори он аз нав санҷида шаванд.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Кори IPMSM танҳо ба геометрияи электромагнитӣ вобаста нест. Хусусиятҳои талафот, магнитшавӣ ва устувории механикии пӯлоди электрикӣ, ки бастаҳои статор ва роторро ташкил медиҳад, метавонанд самаранокӣ, момент, зичии қувва ва бехатарии баландсуръати ҳамон муҳаррикро низ тағйир диҳанд.

Таҳқиқот се саволи асосиро аз ҳам ҷудо карда баррасӣ мекунад:

1. Кам шудани талафоти оҳании NOSS кори муҳаррикро то чӣ андоза беҳтар мекунад ва ин таъсир асосан аз статор меояд ё аз ротор?
2. Хусусияти зичии ҷараёни магнитии NOSS, махсусан \(B_{5000}\) ва \(B_s\), ба момент ва самаранокӣ чӣ гуна таъсир мекунад?
3. Оё истифодаи NOSS-и дорои устувории ҷорӣшавии хеле баланд метавонад монеаҳои ҷараёни магнитии роторро бехатар хурд карда, кори электромагнитиро беҳтар созад?

Ин ҷудокунии саволҳо муҳим аст, зеро маводи «камталафтарин», «дорои баландтарин зичии ҷараён» ва «мустаҳкамтарин» ҳатман як мавод нест. Таҳқиқот мекӯшад нишон диҳад, ки азбаски вазифаҳои статор ва ротор фарқ мекунанд, интихоби мавод низ бояд фарқ кунад.

Талафоти оҳан аз кадом ҷузъҳо иборат аст?

Дар таҳқиқот талафоти умумии NOSS ба се ҷузъ ҷудо мешавад:

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

Талафоти гистерезис:

\[ p_h = k_h f B_m^2 \]

Талафоти Фуко/eddy current:

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

ва талафоти иловагӣ:

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

ба ҳамин шакл дода шудааст. Дар ин ҷо \(f\) басомад, \(B_m\) амплитудаи зичии ҷараёни магнитӣ ва \(t\) ғафсии варақ аст. Ҳади \(t^2\) дар талафоти eddy current нишон медиҳад, ки чаро ғафсии варақ махсусан дар басомади баланд муҳим аст.

Борик кардани варақ роҳи eddy current-ро кӯтоҳ карда, ин талафотро кам мекунад. Аммо таҳқиқот нишон медиҳад, ки дар басомади паст талафоти умумӣ метавонад аллакай асосан аз рафтори гистерезис муайян шавад; бинобар ин, варақи бориктар дар ҳар нуқтаи корӣ як бартарӣ намедиҳад.

Модели аввалини IPMSM чӣ хусусиятҳо дорад?

Хусусиятҳои асосии IPMSM-и V-шакл, ки дар омӯзиши ғафсӣ ва талафоти оҳании NOSS истифода шудааст, чунинанд:

Се варақи муқоисашуда:

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

Хусусиятҳои B-P ва B-H-и маводҳо алоҳида ба модели муҳаррик дода шуда, таъсири маводҳои гуногуни ядро дар як геометрия ҳисоб карда шуд.

Хусусиятҳои магнитии мавод чӣ гуна чен шуданд?

Се маводи NOSS бо усули чаҳорчӯбаи Epstein ва дастгоҳи ченкунии хусусиятҳои магнитии BROCKHAUS санҷида шуданд. Дар дастгоҳи таҷрибавӣ ҳарорати намуна назорат карда шуда, вақте ҳарорати намуна ба 60 °C расид, санҷиш ба таври худкор қатъ карда шуд.

Каҷҳои талафот барои 50, 100, 200, 400 ва 1000 Hz нишон медиҳанд, ки бо зиёд шудани басомад бартарии варақи борик бештар зоҳир мешавад. Дар басомади паст бошад, варақи 0,20 mm нисбат ба 0,30 mm бартарии равшан нишон надод; муҳаққиқон инро бо ҳиссаи ками eddy current ва имкони зиёд шудани талафоти гистерезис аз сабаби танишҳои боқимондаи коркард алоқаманд мекунанд.

NOSS-и борик самаранокии муҳаррикро то чӣ андоза тағйир дод?

Дар симулятсияе, ки ҳам дар статор ва ҳам дар ротор маводи ҳамғафс истифода шуд, бо борик шудани варақ самаранокии максималӣ ва миёна ба андозаи маҳдуд, вале пайваста зиёд шуд; паҳнои минтақаи самаранокии баланд бошад, бештар тағйир ёфт.

Оё варақи борик дар ҳар суръат беҳтар аст?

Не. Ин яке аз натиҷаҳои муҳими таҳқиқот аст. Дар минтақаи суръати паст, тақрибан 2000 rpm ва поёнтар, яъне дар шароите, ки басомади электрикӣ тақрибан 100 Hz ва камтар аст, бартарии талафоти ядроии варақҳои 0,10 ва 0,20 mm маҳдуд мебошад. Дар баъзе шароитҳо талафоти маводи 0,20 mm ҳатто аз маводи 0,30 mm баландтар ҳисоб шудааст.

Бо баланд шудани суръат ба 20.000 rpm, азбаски ҷузъи eddy current меафзояд, бартарии варақҳои борик дар талафоти ядро ва самаранокӣ равшантар мешавад. Аз ин рӯ, таҳқиқот интихоби худкори варақи хеле борик ва гаронро барои муҳаррики пастсуръат дастгирӣ намекунад.

Оё статор ва ротор аз ҷиҳати талафоти оҳан яксон муҳиманд?

Барои ҷудо кардани ин таъсир муҳаққиқон маълумоти чор маводро бо талафоти оҳании хеле гуногун дар ротор муқоиса карданд: NOSS-и 0,10 mm, 0,20 mm, 0,30 mm ва 25SWYS900, ки талафоташ хеле баландтар аст.

Вақте хусусиятҳои статор собит нигоҳ дошта шуда, танҳо хусусияти талафоти ротор тағйир дода шуд, моменти максималӣ тақрибан дар 216,17–216,23 Nm ва самаранокии миёна дар %89,68–%89,72 монд. Каҷҳои самаранокии муҳаррик қариб ба ҳам рост омаданд.

Ин натиҷа принсипи муҳими интихоби маводро нишон медиҳад: таъсири асосии талафоти оҳании NOSS ба самаранокии муҳаррик асосан тавассути ядрои статор ба вуҷуд меояд. Аз ин рӯ, талафоти паст дар статор махсусан муҳим аст; дар маводи ротор бошад, танҳо хусусияти талафоти пастро афзалият додан шарт нест.

Чаро таъсири талафоти ротор хурдтар баромад?

Таҳқиқот инро бо модели васеи назариявии талафоти ротор ба ҷузъҳо ҷудо намекунад; натиҷаро тавассути муқоисаҳои элементҳои ниҳоӣ нишон медиҳад. Дар ҳамон модели муҳаррик, сарфи назар аз он ки маълумоти талафоти маводи ротор ба таври назаррас тағйир дода шуд, моменти умумӣ ва самаранокии муҳаррик хеле кам тағйир ёфт.

Аз ин рӯ, хулоса кардан мумкин нест, ки «талафоти ротор сифр аст» ё «хусусиятҳои магнитии маводи ротор аҳамият надоранд». Манбаъ танҳо дастгирӣ мекунад, ки дар IPMSM-и омӯхташуда кори муҳаррик ба хусусияти талафоти оҳании NOSS-и ротор ҳассосияти паст дорад.

Барои зичии ҷараёни магнитӣ кадом маводҳо муқоиса шуданд?

Дар марҳилаи дуюми таҳқиқот се синфи NOSS интихоб шуд:

• 30SW1500,
• 30SWH1500,
• 25SWYS900.

Барои 30SW1500 \(B_{5000}=1,66\) T ва \(B_s=2,08\) T дода шудааст. Барои 30SWH1500 ин қиматҳо мутаносибан 1,68 T ва 2,11 T мебошанд. Барои 25SWYS900 бошад, \(B_{5000}=1,55\) T ва \(B_s=2,07\) T гузориш шудааст.

\(B_{5000}\) зичии ҷараёни магнитии мавод дар шиддати майдони магнитии 5000 A/m мебошад. \(B_s\) бошад, дар таҳқиқот зичии ҷараёни наздик ба сершавиро дар минтақаи майдони баланди тақрибан 85.000 A/m ифода мекунад.

Фарқи тақрибан %1 дар хусусиятҳои магнитӣ ба муҳаррик чӣ қадар таъсир кард?

Вақте 30SW1500 ва 30SWH1500 ҳам дар статор ва ҳам дар ротор истифода шуданд, сарфи назар аз фарқи тақрибан %1 дар \(B_{5000}\) ва \(B_s\), самаранокии максималӣ ва миёнаи муҳаррикҳо қариб яксон монд. Моменти максималӣ аз 220,5 Nm'den ба 222,2 Nm'ye тағйир ёфт; манбаъ инро тақрибан %0,77 фарқи момент арзёбӣ мекунад.

Ин натиҷа дастгирӣ мекунад, ки муҳаррик ба фарқиятҳои хурди зичии ҷараёни магнитӣ ҳассосияти баланд надорад.

Вақте фарқи B₅₀₀₀ зиёд шуд, чӣ рӯй дод?

Дар муқоисаи 30SW1500 ва 25SWYS900, \(B_s\) танҳо тақрибан %0,48 фарқ мекард, дар ҳоле ки \(B_{5000}\) тақрибан %6,6 пасттар буд. Ҳангоми истифодаи ҳар ду мавод ҳам дар статор ва ҳам дар ротор, моменти максималӣ аз 220,5 Nm'den ба 211,5 Nm'ye коҳиш ёфт; манбаъ ин фарқро тақрибан %4,3 гузориш кардааст.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки дар тарҳи муҳаррик танҳо ба зичии ҷараёни сершавӣ нигоҳ кардан кофӣ нест. Хусусияти магнитшавӣ дар минтақаи майдони миёна ва паст низ метавонад ба моменти воқеии корӣ таъсир расонад.

Дар зичии ҷараёни магнитӣ статор таъсири бештар дорад ё ротор?

Дар симулятсияҳое, ки ҳафт комбинасияи статор–ротор муқоиса шуданд, хусусиятҳои магнитии ҳар ду ядро ба момент таъсир карданд. Аммо таҳқиқот дар асоси муқоисаи нишебии момент–\(B_{5000}\) гузориш медиҳад, ки тағйирёбии зичии ҷараёни магнитӣ дар маводи статор нисбат ба ҳамон тағйирот дар маводи ротор таъсири қавитар дорад.

Ҳамин тавр, маводи статор аз ду ҷиҳат муҳим мешавад: ҳам талафоти пасти оҳан ва ҳам зичии мувофиқи ҷараёни магнитӣ дар кори муҳаррик нақши муайянкунанда доранд.

Чаро маводи ротории ултрабаландустувор лозим аст?

Дар ротори IPMSM-и V-шакл дар атрофи магнитҳо монеаҳои ҷараёни магнитӣ мавҷуданд. Ҳар қадар ин монеаҳо бориктар бошанд, ҳамон қадар ҷараёни ихроҷи магнити доимӣ кам карда мешавад. Аммо ҳангоми гардиши ротор бо суръати баланд, минтақаҳои монеа ба таниши баланди марказгурез дучор мешаванд.

Модели механикии таҳқиқот нишон медиҳад, ки бо кам шудани паҳнои монеа таниш босуръат зиёд мешавад; ҳамчунин бо зиёд шудани суръати ротор аз 10.000 rpm'den ба 18.000 rpm'ye таниши марказгурез ба таври ҷиддӣ меафзояд.

Аз ин рӯ, байни «монеаи борик», ки тарҳи электромагнитӣ мехоҳад, ва «масоҳати кофии буриш», ки бехатарии механикӣ талаб мекунад, зиддияти мустақими тарҳрезӣ вуҷуд дорад.

25SWYS900 аз ҷиҳати механикӣ чӣ медиҳад?

Дар муқоиса, устувории кафолатноки ҷорӣшавӣ барои 30SW1500-и анъанавӣ 420 MPa, барои 25SWYS900 бошад 900 MPa дода шудааст. Барои ҳар ду мавод гуфта шудааст, ки коҳиши устувории ҷорӣшавӣ дар 150 °C нисбат ба 20 °C дар доираи 90 MPa мемонад.

Таҳқиқот барои ба ҳисоб гирифтани ҳарорати баланд ва номуайяниҳои истеҳсол/overspeed коэффисиенти бехатарии 1,2-ро истифода мебарад:

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

Дар ин ҷо \(F\) таниши максималии марказгурези иҷозатдодашудаи монеаи ротор ва \(R_{p0.2}\) устувории кафолатноки ҷорӣшавии мавод дар 20 °C мебошад.

Мувофиқи ин, қиматҳои тақрибии иҷозатдодашуда:

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

ҳисоб шудаанд.

Устувории баландтар геометрияи монеаро то чӣ андоза тағйир дод?

Дар тарҳи манбаъ се паҳнои муҳими монеаи магнитӣ барои маводи анъанавӣ:

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

буд, дар ҳоле ки бо 25SWYS900:

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

коҳиш дода шуд.

Дар натиҷаҳои таниши элементҳои ниҳоӣ қимати максималии тарҳи 30SW1500 275,58 MPa ва қимати тарҳи монеаи борик бо 25SWYS900 666,95 MPa мебошад. Гарчанде қимати дуюм хеле баландтар аст, ҳадди иҷозатдодашудаи устувории мавод низ хеле баландтар мебошад.

Оё фоидаи воқеии маводи ултрабаландустувор аз худи мавод меояд?

Ин яке аз ҷудокуниҳои муҳими таҳқиқот аст. Дар ҳамон геометрияи монеаи васеъ, иваз кардани ротори 30SW1500 бо 25SWYS900 моментро каме коҳиш медиҳад ва кори муҳаррик асосан яксон мемонад. Яъне маводи баландустувор танҳо аз сабаби «маводи магнитии беҳтар» буданаш бартарӣ намедиҳад.

Фоидаи асосӣ аз он меояд, ки устувории баланди механикӣ имкон медиҳад геометрияи ротор аз нав оптимизатсия шавад. Ҳангоми хурд кардани монеа ҷараёни ихроҷ кам мешавад, пайванди ҷараёни меҳвари D зиёд мегардад ва кори электромагнитӣ беҳтар мешавад.

Чаро 25SWYS900 барои статор тавсия намешавад?

Вақте 25SWYS900 ҳам дар статор ва ҳам дар ротор истифода мешавад, қувваи максималӣ дар сатҳи 169,1 kW мемонад, аммо самаранокии максималӣ аз %97,23'dan ба %96,43'ga ва самаранокии миёна аз %89,58'dan ба %88,63'ga коҳиш меёбад. Ҳиссаи минтақаи самаранокии баланд бо %97 ё бештар низ дар Схемаи 3 %6,21 аст, вале дар Схемаи 4 ба сифр меафтад.

Муҳаққиқон инро бо он алоқаманд мекунанд, ки 25SWYS900 бо вуҷуди бартарии устувории механикӣ, аз ҷиҳати талафоти оҳан ва зичии ҷараёни магнитӣ барои статор камтар мувофиқ аст.

Дар натиҷа, мантиқи тавсияшудаи интихоби мавод чунин аст:

Прототипҳо чӣ гуна санҷида шуданд?

Барои арзёбии таҷрибавии гипотезаи устувории баланд ва монеаи ҷараён чор прототип сохта шуд. Дар ду прототип, бо мақсади мушоҳидаи махсуси деформатсия ё шикасти зуд, монеаҳои берунии ҷараён то 0,5 mm коркард шуданд.

Натиҷаи санҷиши 17.750 rpm чӣ буд?

Санҷиши механикии баландсуръат аз 8000 rpm оғоз шуд ва то 17.000 rpm барои ҳар 1000 rpm афзоиш 30 дақиқа идома ёфт. Сипас, ҳангоми наздик шудан ба минтақаи критикӣ, суръат бо қадамҳои 250 rpm зиёд карда шуд.

Ҳангоми баррасии якҷояи Ҷадвалҳои 7–8, Шакли 19 ва шарҳи баъдии манбаъ маълум мешавад, ки ротори анъанавии 30SW1500 бо монеаи 0,5 mm, яъне Scheme 4, дар 17.750 rpm деформатсияи пластикӣ нишон додааст; дар Scheme 3 бо ротори 25SWYS900 ва ҳамон монеаи танг тағйирёбии намоёни андоза ба вуҷуд наомадааст.

Тағйирёбии миёнаи диаметри ротори деформатсияшуда дар нӯгҳои пеш ва ақиб мутаносибан тақрибан %0,82 ва %0,81 гузориш шудааст.

Дар FEM, таниши максималии марказгурези ротори Scheme 4 дар 17.750 rpm 489,95 MPa буда, дар минтақаи монеаи берунии ҷараён 3 ба вуҷуд омадааст. Деформатсияи максималии дуҷонибаи ҳисобшуда 0,96 mm, андозагирии таҷрибавӣ бошад тақрибан 1,03 mm мебошад. Манбаъ фарқи байни ду қиматро %7,3 гузориш мекунад.

Оё санҷиши прототипи электромагнитӣ симулятсияро тасдиқ кард?

Муқоисаи кори электромагнитии чор прототип дар шароити 7500 rpm ва 230 A анҷом дода шуд.

Дар ҳамон геометрияи монеаи 2,0 mm иваз кардани маводи ротор аз 30SW1500 ба 25SWYS900 момент ва самаранокиро амалан тағйир надод. Ин бо натиҷаи симулятсия мувофиқ аст, ки маводи баландустувор танҳо аз рӯи худ бартарии электромагнитӣ намедиҳад.

Аммо вақте бо истифода аз 25SWYS900 монеаҳои берунӣ то 0,5 mm танг карда шуданд, момент аз 154,69 Nm'den ба 165,21 Nm'ye афзуд. Манбаъ инро %6,8 афзоиш меномад. Самаранокӣ низ аз %94,59'dan ба %94,89'ga баланд шуд.

Таҳқиқот чӣ мегӯяд?

• NOSS-и борик метавонад махсусан дар минтақаҳои баландсуръат ва басомади баланд талафоти оҳании IPMSM-ро кам кунад.
• Таъсири маводи камталаф ба самаранокии муҳаррик асосан тавассути статор ба амал меояд.
• Фарқиятҳои калон дар хусусияти талафоти оҳании NOSS-и ротор дар модели омӯхташуда кори умумии муҳаррикро хеле кам тағйир додаанд.
• Зичии ҷараёни магнитии статор ва ротор ба момент таъсир мекунад; таъсири статор бештар аст.
• Фарқиятҳои хурди B-H метавонанд кори муҳаррикро хеле кам тағйир диҳанд; фарқиятҳои калонтари \(B_{5000}\) метавонанд ба момент таъсири намоён расонанд.
• NOSS-и дорои устувории ултрабаланди ҷорӣшавӣ метавонад ба хурд кардани монеаҳои ротор имкон дода, ҷараёни ихроҷро кам ва зичии момент/қувваро зиёд кунад.
• Ҷиҳати қавии 25SWYS900 устувории механикии ротор аст; таҳқиқот ин маводро барои статор тавсия намедиҳад.

Таҳқиқот чӣ намегӯяд?

• Нишон дода нашудааст, ки NOSS-и 0,10 mm барои ҳамаи IPMSM-ҳо аз ҷиҳати иқтисодӣ ё техникӣ беҳтарин интихоб аст.
• Исбот нашудааст, ки 25SWYS900 дар ҳамаи геометрияҳои ротор ҳамон афзоиши моментро медиҳад.
• Хулоса кардан мумкин нест, ки талафоти оҳании ротор дар ҳамаи навъҳои муҳаррик беаҳамият аст.
• Нишон дода нашудааст, ки натиҷаи 17.750 rpm-ро метавон мустақиман ба диаметрҳои дигар ё геометрияҳои дигари монеаи ротор интиқол дод.
• Тасдиқ нашудааст, ки пӯлодҳои электрикии истеҳсолкунандагони гуногун бо хусусиятҳои номиналии баробар яксон рафтор мекунанд.
• Тасдиқи васеи устуворӣ барои хастагии дарозмуддат, умри миллионҳо давр, давраҳои ҳароратӣ ва таҳаммулпазирии истеҳсолоти силсилавӣ пешниҳод нашудааст.
• Таҳқиқот хароҷоти маводро бо пул муқоиса намекунад; танҳо қайд мекунад, ки варақи хеле борик метавонад гарон бошад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Занҷири таҷриба–симулятсияи таҳқиқот

1. Чен кардани хусусиятҳои магнитии намунаҳои NOSS-и 0,10, 0,20 ва 0,30 mm бо чаҳорчӯбаи Epstein ва системаи BROCKHAUS.
2. Интиқоли маълумоти B-P ва B-H ба модели элементҳои ниҳоии IPMSM-и V-шакл бо диаметри берунии статори 210 mm.
3. Муқоисаи талафоти ядро, самаранокӣ ва минтақаи самаранокии баланд дар шароити гуногуни суръат ва бор.
4. Бо собит нигоҳ доштани хусусиятҳои статор, танҳо тағйир додани маълумоти талафоти ротор ва арзёбии ҳассосият ба талафоти ротор.
5. Муқоисаи каҷҳои B-H-и 30SW1500, 30SWH1500 ва 25SWYS900.
6. Симулятсияи ҳафт комбинасияи гуногуни хусусиятҳои магнитии статор–ротор.
7. Муайян кардани таъсири нисбии хусусиятҳои магнитии статор ва ротор ба момент.
8. Ҳисоб кардани робитаи паҳнои монеа–таниши марказгурез дар модели ротори V-шакл бо диаметри берунии статори 128 mm.
9. Муқоисаи хусусиятҳои механикии 30SW1500 ва 25SWYS900 дар 20 °C ва 150 °C.
10. Ҳисоб кардани танишҳои иҷозатдодашудаи монеаи ротор бо коэффисиенти бехатарии 1,2.
11. Тарҳрезии геометрияи ротори монеаи танг бо 25SWYS900 ва симулятсияи кори электромагнитии он.
12. Тасдиқи прототипҳои ротор бо 30SW1500 ва 25SWYS900 тавассути санҷишҳои механикии баландсуръат ва электромагнитӣ.

Натиҷаҳои асосии муқоисаи ғафсӣ

Ин ҷадвал нишон медиҳад, ки ҳарчанд фарқи самаранокии қулла танҳо 0,3 банди фоизӣ аст, минтақаи суръат–момент, ки дар он бо самаранокии хеле баланд кор кардан мумкин аст, ба таври назаррас васеътар шудааст.

Ҳассосият ба талафоти ротор

Дар чор хусусияти гуногуни талафоти ротор:

• моменти максималӣ тақрибан 216,17–216,23 Nm,
• моменти миёна тақрибан 87,44–87,49 Nm,
• самаранокии максималӣ тақрибан %97,23–%97,26,
• самаранокии миёна тақрибан %89,68–%89,72

боқӣ монд. Манбаъ ин наздикиро ҳамчун ҳассосияти пасти кори муҳаррик ба хусусияти талафоти оҳании ротор шарҳ медиҳад.

Комбинасияҳои зичии ҷараёни магнитӣ

Муқоисаи A–A13 ҳассосияти паст ба фарқиятҳои хурди магнитиро, муқоисаи A–A23 бошад таъсири фарқиятҳои калонтари \(B_{5000}\)-ро ба момент нишон медиҳад.

Натиҷаи ададии тарҳи ротори ултрабаландустувор

Схемаи 3, ки дар он бо 25SWYS900 монеаҳо то 1,0/0,9/0,9 mm танг карда шудаанд, нисбат ба Схемаи асосии 1:

• дар моменти максималӣ %9,2 афзоиш,
• дар қувваи максималӣ %9,1 афзоиш,
• дар минтақаи самаранокии ≥%97 аз %2,08'dan ба %6,21'ga афзоиш

таъмин кардааст.

Баръакс, дар Схемаи 4, ки 25SWYS900 дар статор низ истифода шудааст, самаранокии максималӣ ба %96,43 ва самаранокии миёна ба %88,63 коҳиш ёфт. Аз ин рӯ, тавсияи ниҳоии мавод аз ҷониби муҳаққиқон истифодаи маводи камталаф дар статор ва маводи ултрабаландустувор танҳо дар ротор мебошад.

Тасдиқи механикии баландсуръат

Санҷише, ки роторҳои монеаи танги 30SW1500 ва 25SWYS900-ро муқоиса кард:

• дар 8000 rpm оғоз шуд,
• то 17.000 rpm бо қадамҳои 1000 rpm / 30 дақиқа пеш рафт,
• сипас бо афзоишҳои 250 rpm / 30 дақиқа идома ёфт,
• ва дар 17.750 rpm бо деформатсияи пластикии ротори монеаи танги маводи анъанавӣ анҷом ёфт.

Азбаски дар манбаъ як ҷумла дар бораи рақамгузории прототипҳо ихтилоф дорад, натиҷа бар асоси тафсири Scheme 4/30SW1500, ки Ҷадвалҳои 7–8, Шакли 19 ва шарҳҳои баъдӣ якҷоя дастгирӣ мекунанд, оварда шудааст.

Муқоисаи деформатсияи симулятсия–таҷриба

Ин наздикӣ аз ҷониби муҳаққиқон ҳамчун далел арзёбӣ шудааст, ки модели механикии FEM-и ротор рафтори таҷрибавиро дар сатҳи қобили қабул инъикос мекунад.

Тасдиқи электромагнитӣ дар 7500 rpm

Дар санҷиши прототип дар 7500 rpm ва 230 A кори роторҳои 30SW1500 ва 25SWYS900 бо як геометрияи монеа қариб яксон аст. Ротори 25SWYS900 бо монеаи танг моментро тақрибан %6,8 зиёд кардааст. Ин натиҷа тафсирро дастгирӣ мекунад, ки афзоиши кор на аз бартарии мустақими электромагнитии мавод, балки аз тағйирёбии геометрияи ротор, ки тавассути устувории баланд имконпазир шудааст, ба вуҷуд меояд.

Маҳдудиятҳои илмӣ

Геометрияи муҳаррики истифодаёфта дар ҳамаи қисмҳои таҳқиқот яксон нест. Дар таҳқиқоти талафоти оҳан ва зичии ҷараёни магнитӣ IPMSM бо диаметри берунии статори 210 mm, дарозии бастаи 100 mm ва суръати максималии 20.000 rpm истифода шудааст, дар ҳоле ки дар омӯзиши ротори ултрабаландустувор модели дигари V-шакл бо диаметри берунии статори 128 mm асос гирифта шудааст. Аз ин рӯ, ҳамаи қиматҳои мутлақи ададии ду қисм набояд ҳамчун маълумоти як муҳаррик муттаҳид карда шаванд.

Дар ҷадвалҳои мавод ва кори прототип номуайянии омории васеъ, тақсимоти санҷишҳои такрорӣ ё хатҳои хато пешниҳод нашудаанд. Натиҷаҳо ба нуқтаҳои мушаххаси кори ченшуда ва симулятсияшуда асос ёфтаанд.

Санҷиши прототипи баландсуръат рафтори деформатсияи пластикиро нишон медиҳад, аммо умри хастагии дарозмуддат, давраҳои ҳароратӣ, таҳаммулпазирии истеҳсолоти силсилавӣ, тақсимоти осеби кафшер/канор ва устувории ротор баъди миллионҳо даври механикӣ омӯхта нашудааст.

Фарқи арзиши маводҳо ба таври миқдорӣ дода нашудааст. Манбаъ қайд мекунад, ки NOSS-и 0,10 mm гарон аст, аммо арзиши пулӣ ё хароҷоти давраи ҳаётро пешниҳод намекунад.

Алоқаи институтсионалии ду муаллиф бо ширкати Shougang Zhixin Electromagnetic Material, истеҳсолкунандаи 25SWYS900, дар манбаъ ба таври ошкор эълон шудааст. Муаллифон изҳор мекунанд, ки дар таҳқиқот бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Эзоҳи Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: The Influence of Non-Oriented Silicon Steel Core Material on Motor Performance

Муаллифон, бо тартиби манбаъ: Guanglin Li; Jing Zhao; Xiaoqing Guan; Zhizhou Chen; Bin Wang.

Саҳми баробар/муаллифи якуми баробар: Дар манбаъ изҳороти саҳми баробар ё муаллифи якуми баробар вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Guanglin Li.

Муассисаҳо: 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.

Маҷалла: Machines.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Шиносаи нашр: Machines 2026, 14(5), 538.

DOI: 10.3390/machines14050538.

Пайванди расмӣ:https://doi.org/10.3390/machines14050538

Гирифта шуд / бозбинӣ / қабул / нашр: 15 апрели 2026 / 5 майи 2026 / 9 майи 2026 / 11 майи 2026.

Навъи манбаъ ва ҳолати баррасии ҳамсолон: Мақолаи таҳқиқотии баррасишуда, ки дар маҷаллаи Machines нашр шудааст.

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY). Ҳуқуқи муаллиф © 2026 ба муаллифон тааллуқ дорад.

Маблағгузорӣ: Гузориш шудааст, ки таҳқиқот маблағгузории беруна нагирифтааст.

Дастрасии маълумот: Гуфта мешавад, ки маҷмӯи маълумот бинобар маҳдудиятҳои техникӣ ва вақт мустақиман дастрас нест ва дархостҳои дастрасӣ метавонанд ба муаллифи масъул фиристода шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Гуфта шудааст, ки Guanglin Li ва Bin Wang кормандони Shougang Zhixin Electromagnetic Material (Qian’an) Co., Ltd. мебошанд. Муаллифон изҳор мекунанд, ки муносибатҳои тиҷоратӣ ё молиявие, ки метавонистанд ба таҳқиқот номуносиб таъсир расонанд, вуҷуд надоранд.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия Guanglin Li ва Jing Zhao; методология Guanglin Li; нармафзор Guanglin Li ва Xiaoqing Guan; санҷиш Guanglin Li, Jing Zhao ва Xiaoqing Guan; таҳқиқот Guanglin Li ва Zhizhou Chen; захираҳо Bin Wang; идоракунии маълумот Zhizhou Chen ва Xiaoqing Guan; тарҳи аввал Guanglin Li; бозбинӣ ва таҳрир Xiaoqing Guan; визуализатсия Xiaoqing Guan анҷом додаанд.

Изҳороти истифодаи зеҳни сунъӣ: Дар бахши сипосгузорӣ гуфта мешавад, ки як қисми матн бо DeepSeek V3.2 барои беҳтар кардани навишти англисӣ ва кам кардани хатогиҳои грамматикӣ аз нигоҳи забонӣ таҳрир шудааст; муаллифон натиҷаро бозбинӣ ва таҳрир карда, масъулияти муҳтавои нашрро ба уҳда гирифтаанд.

Эзоҳи номутобиқатии дохили манбаъ 1: Дар бахши санҷиши прототипи баландсуръат як ҷумла мегӯяд, ки дар 17.750 rpm ротори Scheme 3 деформатсияи пластикӣ нишон додааст ва фавран баъд мегӯяд, ки барои ҳамон Scheme 3 тағйирёбии намоён вуҷуд надошт. Тибқи Ҷадвали 7, Scheme 3 прототипи ротори 25SWYS900 аст; Scheme 4 бошад прототипи 30SW1500 бо монеаи 0,5 mm мебошад. Дар идомаи ҳамон бахш гуфта мешавад, ки тағйирёбии диаметри ротор ба Scheme 4 тааллуқ дорад, маводи Scheme 4 ба устувории ҷорӣшавӣ расидааст ва андозаҳои Scheme 3 тағйир наёфтаанд. Аз ин рӯ, дар баёни асосии илмӣ тафсири «Scheme 4 деформатсия шуд, Scheme 3 тағйирёбии намоён нишон надод», ки бо мутобиқати васеътари дохилӣ дастгирӣ мешавад, истифода шудааст; ҷумлаи зиддиятноки манбаъ пинҳон карда нашудааст.

Эзоҳи номутобиқатии дохили манбаъ 2: Дар як ҷойи бахши тарҳи ултрабаландустувор ибораи «35SW1500» омадааст; дар тамоми таҳқиқот мавод ҳамчун 30SW1500 муайян шудааст ва ҷадвалҳои дахлдор низ 30SW1500-ро истифода мебаранд. Илова бар ин, дар як ҷумла графики хусусиятҳои механикӣ ҳамчун Шакли 13 номида мешавад, дар ҳоле ки рақами графики намоён Шакли 14 аст. Ин фарқиятҳо ҳамчун номутобиқатии навишт/рақамгузории дохили манбаъ нигоҳ дошта шудаанд.

Эзоҳи доираи модел: Модели асосие, ки барои таҳлили талафоти оҳан ва зичии магнитӣ истифода шудааст, диаметри берунии статори 210 mm ва дарозии бастаи 100 mm дорад. Дар бахши ротори ултрабаландустувор бошад, модели дигари IPMSM-и V-шакл бо диаметри берунии статори 128 mm истифода шудааст. Қиматҳои мутлақи бахшҳои гуногун набояд ҳамчун як конфигуратсияи ягонаи муҳаррик муттаҳид карда шаванд.

Ҳудуди доираи илмӣ: Натиҷаҳо барои синфҳои омӯхташудаи NOSS, геометрияҳои ротори V-шакл, моделҳои элементҳои ниҳоӣ ва нуқтаҳои кори прототип амал мекунанд. Барои топологияҳои дигари IPMSM, истеҳсолкунандагони дигари варақ, равандҳои истеҳсолоти силсилавӣ ё ҳарорат ва давраҳои кори дигар интихоби мавод бояд аз нав санҷида шавад.

Усули омодасозии муҳтаво: Бахши илмии ин муҳтавои Verianla танҳо ба матн, муодилаҳо, ченкуниҳои B-H ва талафоти оҳан, таҳлилҳои FEM, ҷадвалҳо, натиҷаҳои таниш/деформатсияи ротор ва санҷишҳои прототипи таҳқиқоти манбаъ такя мекунад. Аз манбаъҳои беруна натиҷаи нави таҷрибавӣ ё қимати нави кори мавод илова нашудааст. Санҷиши беруна танҳо бо тасдиқи ҳувияти библиографӣ ва ҳолати баррасии ҳамсолони маҷалла маҳдуд шудааст. Inline SVG'ҳо аз маълумоти дақиқи ҷадвалҳои манбаъ аз нав кашида шудаанд ё ҳамчун схемаҳои аслии тоҷикии Verianla бар асоси усул ва натиҷаҳои таҳқиқот сохта шудаанд.