اختبار إزالة مغنطة محرك المغناطيس الدائم: التحقق من خطأ التيار العالي وإزالة المغناطيسية الحرارية

لماذا يعتبر اختبار إزالة المغناطيسية غير قابل للتفاوض بالنسبة لأجهزة PM

النيوديميوم - الحديد - البورون (ندفيب) تعمل المغناطيسات على تشغيل المحركات الكهربائية الأكثر كثافة في الطاقة في السوق، ولكنها تزيل المغناطيسية. كل مغناطيس دائم لديه مجال قسري (المفوض السامي) حيث تكون المغنطة مستقرة; يتجاوزه بمجال معاكس كبير بما فيه الكفاية ويفقد المغناطيس تدفقه المتبقي جزئيًا أو كليًا. في محركات الجر, يمكن تجاوز هذه العتبة أثناء حدوث خطأ في الدائرة القصيرة ثلاثي الطور, حدث التيار الزائد الشديد, أو التشغيل لفترة طويلة عند درجة حرارة مغناطيس مرتفعة. بمجرد إزالة المغناطيسية, ينتج المحرك عزم دوران أقل لكل أمبير, يعمل بشكل أكثر سخونة, وقد لا يتعافى أبدًا دون إعادة مغنطته في المصنع.

لذلك، يجب أن يُظهر اختبار التحقق شيئين: أولاً, أن المحرك ينجو من أحداث الخلل المحددة في مواصفاته دون إزالة المغناطيسية بشكل لا رجعة فيه; ثانية, أنها تعمل ضمن منطقة التشغيل الآمن عبر نطاق درجات الحرارة الكامل الذي ستشاهده في الخدمة. يشرح هذا الدليل كيفية إعداد اختبارات إزالة المغناطيسية وما تعنيه النتائج بالنسبة لقرارات التصميم.

خلفية الفيزياء: منحنى إزالة المغناطيسية

الخاصية المادية ذات الصلة هي منحنى إزالة المغناطيسية B-H عند درجة حرارة التشغيل. يتم تعريف درجات NdFeB من خلال كثافة التدفق المتبقية Br (عادة 1.0-1.4 طن عند 20 درجة مئوية) وإكراههم الجوهري Hci. كلاهما يسقط مع زيادة درجة الحرارة - Br بحوالي -0.11%/درجة مئوية وHci بمقدار -0.5 إلى -0.7%/درجة مئوية للدرجات القياسية. بالتالي, المغناطيس الذي يتحمل بشكل مريح ذروة تيار المحور d عند 25 درجة مئوية قد يؤدي إلى إزالة المغناطيسية جزئيًا عند 120 درجة مئوية تحت نفس التيار. درجات عالية من الإكراه (على سبيل المثال, الصف N42SH أو N42UH) دفع عتبة درجة الحرارة إلى أعلى ولكن بتكلفة أعلى وبكثافة تدفق منخفضة قليلاً.

يحسب مصمم المحرك خط الحمل - المجال المغناطيسي الذي يراه المغناطيس بسبب القوة الدافعة المغناطيسية للملف - ويتحقق من أنه لا يتجاوز أبدًا ركبة منحنى إزالة المغناطيسية. ثم يؤكد التحقق من صحة الاختبار هذه الحسابات تجريبيا.

عناصر الاختبار الأساسية

1. ما قبل الاختبار الخلفي-EMF خط الأساس

قبل أي حقن خطأ, يقوم مقعد الاختبار بتشغيل المحرك بسرعة محددة (السرعة المقدرة عادةً أو 1,000 دورة في الدقيقة) تحت ظروف عدم التحميل ويسجل شكل موجة EMF الخلفي من خط إلى خط عند نقاط ضبط متعددة لدرجة الحرارة: 25درجة مئوية, درجة حرارة تشغيل المغناطيس (80-120 درجة مئوية), والحد الأقصى لدرجة الحرارة المحددة. يتم تخزين قيمة RMS الأساسية لكل مرحلة والطيف التوافقي كخط أساس مرجعي. إزالة المغناطيسية سوف تقلل من السعة الأساسية; ستؤدي إزالة المغناطيسية الجزئية أو غير المتماثلة أيضًا إلى تقديم محتوى توافقي إضافي.

المقاييس الرئيسية: back-EMF ثابت kE عند كل درجة حرارة; التشويه التوافقي THD < 3% لآلة مصممة تصميما جيدا.

2. حقن نبض الدائرة القصيرة

الحدث الأكثر أهمية لإزالة المغناطيسية هو حدوث ماس كهربائى مفاجئ ثلاثي الطور في أطراف المحرك. يقوم المقعد بحقن نبضة دائرة قصيرة يتم التحكم فيها بينما يدور المحرك بالسرعة المقدرة أو القصوى, تطبيق أسوأ حالة إزالة المغناطيسية الحالية (والذي يصل إلى ذروته مباشرة بعد ظهور الخطأ ثم يضمحل مع ثابت وقت المحور d). يتم التحكم في المدة لتتناسب مع وقت إزالة خطأ العاكس, عادة 1-10 مللي ثانية. يتم تكرار الاختبار عند درجة حرارة المغناطيس القصوى المحددة (باستخدام غرفة حرارية أو سخانات مقاومة مدمجة في الملف لنقع المغناطيس مسبقًا). بعد كل نبضة, يبرد المحرك إلى 25 درجة مئوية ويتم إعادة قياس المجال الكهرومغناطيسي الخلفي ومقارنته بخط الأساس.

معيار النجاح: التخفيض الأساسي لـ EMF < 2% (أو حسب مواصفات OEM) بعد أي حدث خطأ واحد في درجة الحرارة المحددة.

3. ارتفاع درجة الحرارة (الحرارية) اختبار إزالة المغناطيسية

في هذا الاختبار, يتم غمر المحرك عند درجة حرارة المغناطيس القصوى المقدرة (في كثير من الأحيان 120-160 درجة مئوية حسب الدرجة) مع تطبيق تيار إزالة المغناطيسية الأسوأ بشكل مستمر. يمثل الجمع بين درجة الحرارة المرتفعة - التي تقلل من Hci - والمجال المقابل من ذروة تيار المحور d حالة التشغيل الأكثر خطورة. يتم قياس درجة الحرارة باستخدام المزدوجات الحرارية المدمجة (نوع K) في مواقع مغناطيس متعددة. يتم إجراء الاختبار لمدة تتوافق مع الحد الأقصى للحمل الزائد المستمر أو ثابت الوقت الحراري للمغناطيس, ثم يبرد المحرك ويتم إعادة قياس EMF الخلفي.

4. كشف إزالة المغناطيسية غير المتماثلة

تؤدي إزالة المغناطيسية الجزئية لقطاعات المغناطيس الفردية إلى توليد توافقيات متساوية في المجال الكهرومغناطيسي الخلفي والتي تكون غائبة في المحرك السليم. تتم مقارنة FFT لأشكال الموجات EMF الخلفية الثلاثة قبل وبعد حقن الخطأ; يشير ظهور المحتوى التوافقي الثاني والرابع فوق أرضية الضوضاء إلى تلف المغناطيس الموضعي. تعتبر إزالة المغناطيسية غير المتماثلة ذات أهمية خاصة بالنسبة للآلات متعددة الأقطاب ذات المغناطيس المقطعي لأن الجزء التالف الواحد يؤدي إلى عدم توازن الدوار ويمكن أن يثير ترددات المحامل.

المقاييس الرئيسية: 2السعة التوافقية < 0.3% الأساسية; عدم التماثل بين المراحل < 1%.

5. إزالة المغناطيسية في ظل أحداث الخطأ المتكررة

يتم تكرار حقن الخطأ N مرات (حيث يتم تعريف N بواسطة تحليل السلامة الوظيفية أو نموذج الموثوقية الميدانية) لتقييم التدهور التراكمي. قد يستمر المحرك الذي ينجو من خطأ واحد في إظهار إزالة المغناطيسية التدريجية بعد ذلك 10 أو 20 الأحداث. يقوم مقعد الاختبار بأتمتة تسلسل النبض, تراقب EMF الخلفي بعد كل حدث, ويرسم مسار التدهور. المحرك الذي يستقر EMF الخلفي له بعد 2-3 أخطاء لديه آلية تحلل قابلة للتشبع; واحد الذي يستمر في الانخفاض يتطلب مراجعة التصميم.

6. التحقق من إعادة المغنطة

إذا فشل المحرك في معيار إزالة المغناطيسية, تتم إعادة مغنطة المغناطيس باستخدام ممغنط نبضي ويتم إعادة اختبار المحرك. وهذا يؤكد أن إزالة المغناطيسية لم تكن بسبب عيب في التصنيع (مغناطيس متصدع, درجة خاطئة, اتجاه مغنطيسي غير صحيح) ولكن بحالة التشغيل التي تتجاوز هوامش التصميم.

متطلبات مقعد الاختبار

يتطلب منضدة اختبار إزالة المغناطيسية مصدر طاقة تيار متردد أو تيار مستمر قابل للبرمجة قادر على توفير مصدر تيار الدائرة القصيرة الأقصى (عادة 3-10 × التيار المقنن لمدة 1-10 مللي ثانية), نظام قياس التيار ذو النطاق الترددي العالي (عرض النطاق الترددي > 10 كيلو هرتز لالتقاط ذروة الخطأ الحالية بدقة), وغرفة حرارية أو نظام تكييف سائل تبريد للحفاظ على درجة حرارة المغناطيس في حدود ±2 درجة مئوية أثناء الاختبار. يجب أن يقوم نظام قياس EMF الخلفي بتحليل اتساع الجهد إلى 0.1% القيمة الكاملة عبر نطاق ترددي واسع (50 هرتز إلى 2 كيلو هرتز للآلات ذات عدد الأقطاب العالية).

ماذا يعني هذا لاختيار مقعد الاختبار

يقع اختبار إزالة المغناطيسية على الحدود بين توصيف الآلة الكهربائية والتحقق من السلامة. يجب أن تدمج البنية التحتية للاختبار إلكترونيات الطاقة القادرة على التحكم في حقن الأعطال مع القياس الدقيق لقياس المجالات الكهرومغناطيسية الخلفية. إذا كان برنامج المحرك الخاص بك يستخدم مغناطيس NdFeB أو الفريت عالي الأداء ويعمل عند درجة حرارة مرتفعة أو تحت تيار عالي المحور D لإضعاف المجال, اختبار إزالة المغناطيسية ليس اختياريًا، بل هو بوابة مطلوبة في خطة التحقق من التصميم.

نحن ندعم برامج اختبار إزالة المغناطيسية بدءًا من المحركات المؤازرة الصغيرة وحتى محركات الجر الكبيرة المقدرة بمئات الكيلووات. لمناقشة تكوينات الاختبار الخاصة بدرجة المغناطيس المحددة ومغلف التشغيل, تحدث إلى فريقنا الهندسي.