영구 자석 동기 트랙션 머신의 스타 밀링 계산 및 적용에 관한 연구

배경

영구 자석 동기 모터 (PMSM)는 고효율, 에너지 절약 및 신뢰성의 장점으로 인해 현대 산업 및 일상에서 널리 사용되므로 수많은 분야에서 선호하는 전력 장비가됩니다. 고급 제어 기술을 통해 영구 자석 동기 트랙션 머신은 원활한 리프팅 모션을 제공 할뿐만 아니라 엘리베이터 자동차의 정확한 위치 및 안전 보호를 달성합니다. 탁월한 성능으로 많은 엘리베이터 시스템에서 핵심 구성 요소가되었습니다. 그러나 엘리베이터 기술의 지속적인 개발로 인해 영구 자석 동기 트랙션 머신의 성능 요구 사항이 증가하고 있으며, 특히 연구 핫스팟이 된 "스타 크기"기술의 적용이 증가하고 있습니다.

연구 문제와 중요성

영구 자석 동기 트랙션 머신에서 별-밀봉 토크의 전통적인 평가는 측정 된 데이터로부터 이론적 계산 및 도출에 의존하며, 이는 별 밀링의 초역 과정과 전자기 분야의 비선형 성을 설명하기 위해 노력하여 효율성과 accecacy가 낮습니다. 별-밀봉 동안의 순간 큰 전류는 영구 자석의 돌이킬 수없는 탈지의 위험을 초래하며, 이는 또한 평가하기가 어렵다. FEA (Finite Element Analysis) 소프트웨어 개발로 이러한 문제가 해결되었습니다. 현재 이론적 계산은 디자인을 안내하는 데 더 많이 사용되며 소프트웨어 분석과 결합하면 스타 크리닝 토크의 더 빠르고 정확한 분석이 가능합니다. 이 논문은 별-밀봉 작동 조건의 유한 요소 분석을 수행하는 예로 영구 자석 동기 트랙션 머신을 취합니다. 이 연구는 영구 자석 동기 트랙션 머신의 이론적 시스템을 풍부하게하는 데 도움이 될뿐만 아니라 엘리베이터 안전 성능을 향상시키고 성능을 최적화하는 데 강력한 지원을 제공합니다.

스타 밀링 계산에서 유한 요소 분석의 적용

시뮬레이션 결과의 정확도를 확인하기 위해 정격 속도가 159 rpm 인 기존 테스트 데이터가있는 트랙션 머신을 선택했습니다. 다른 속도에서 측정 된 정상 상태 스타-밀봉 토크와 와인딩 전류는 다음과 같습니다. 스타 슬리핑 토크는 12 rpm에서 최대에 도달합니다.

그림 1 : 별 밀링의 측정 된 데이터

다음으로,이 트랙션 머신의 유한 요소 분석은 Maxwell 소프트웨어를 사용하여 수행되었습니다. 먼저, 트랙션 머신의 기하학적 모델이 설정되었고 해당 재료 특성 및 경계 조건이 설정되었습니다. 그런 다음, 전자기장 방정식을 해결함으로써, 상이한 시간에 영구 자석의 시간 도메인 전류 곡선, 토크 곡선 및 탈지 상태가 얻어졌다. 시뮬레이션 결과와 측정 된 데이터 간의 일관성이 검증되었습니다.

트랙션 머신의 유한 요소 모델의 확립은 전자기 분석의 기본이며 여기서는 정교화되지 않습니다. 모터의 재료 설정은 실제 사용법을 준수해야한다는 점이 강조됩니다. 영구 자석의 후속 탈취 분석을 고려할 때, 비선형 B-H 곡선을 영구 자석에 사용해야합니다. 이 논문은 Maxwell에서 트랙션 머신의 스타 밀링 및 탈취 시뮬레이션을 구현하는 방법에 중점을 둡니다. 소프트웨어의 스타 슬링은 외부 회로를 통해 실현되며 아래 그림에 표시된 특정 회로 구성이 표시됩니다. 트랙션 머신의 3 상 고정자 권선은 회로에서 lphasea/b/c로 표시됩니다. 3 상 권선의 갑작스런 단락 스타-크기를 시뮬레이션하려면 병렬 모듈 (현재 소스 및 전류 제어 스위치로 구성)이 각 위상 권선 회로와 직렬로 연결됩니다. 처음에는 현재 제어 스위치가 열려 있으며 3 상 전류 소스는 권선에 전원을 공급합니다. 정해진 시간에, 전류 제어 스위치가 닫히고, 3 상 전류 소스를 단락시키고 3 상 권선을 단락시켜 단락 스타-밀링 상태로 들어갑니다.

그림 2 : 스타 밀링 회로 설계

트랙션 머신의 측정 된 최대 별-밀봉 토크는 12 rpm의 속도에 해당합니다. 시뮬레이션 동안, 속도는 10 rpm, 12 rpm 및 14 rpm으로 매개 변수화되어 측정 된 속도와 정렬되었습니다. 시뮬레이션 정지 시간과 관련하여, 와인딩 전류가 더 낮은 속도에서 더 빠르게 안정화되었다는 점을 고려할 때, 2-3 전기 사이클 만 설정되었습니다. 결과의 시간 도메인 곡선으로부터, 계산 된 별-밀봉 토크와 와인딩 전류가 안정화되었다고 판단 할 수있다. 시뮬레이션은 12 rpm의 정상 상태 스타-밀봉 토크가 5885.3 nm에서 가장 크며 이는 측정 된 값보다 5.6% 낮음을 보여 주었다. 측정 된 와인딩 전류는 265.8 a 였고, 시뮬레이션 된 전류는 251.8 a였으며, 시뮬레이션 값은 측정 된 값보다 5.6% 낮아 설계 정확도 요구 사항을 충족시킵니다.

그림 3 : 피크 스타 밀봉 토크 및 와인딩 전류

트랙션 머신은 안전한 특수 장비이며 영구 자석 탈지기는 성능과 신뢰성에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나입니다. 돌이킬 수없는 디자마 니화 표준을 초과하는 것은 허용되지 않습니다. 이 논문에서 ANSYS Maxwell 소프트웨어는 별 밀링 상태에서 단락 전류에 의해 유도 된 역 자기장 하에서 영구 자석의 탈지 특성을 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. 와인딩 전류 추세로부터, 현재 피크는 6 개의 전기 사이클 후에 스타 밀봉의 순간에 1000A를 초과하고 안정화된다. Maxwell 소프트웨어의 탈지율은 원래 잔류 자기에 대한 탈 자연화 필드에 노출 된 후 영구 자석의 잔류 자기의 비율을 나타냅니다. 1의 값은 demagnetization을 나타내지 않으며 0은 완전한 demagnetization을 나타냅니다. Demagnetization 곡선 및 윤곽 맵에서 영구 자석 탈취 속도는 1이며, 시뮬레이션 된 트랙션 머신이 신뢰성 요구 사항을 충족한다는 것을 확인합니다.

그림 4 : 정격 속도에서 스타 밀집 하에서 와인딩 전류의 시간 도메인 곡선

그림 5 : 영구 자석의 탈지율 곡선 및 Demagnetization 윤곽선

심화와 전망

시뮬레이션 및 측정을 통해 트랙션 머신의 스타 밀링 토크와 영구 자석 탈마 저지의 위험을 효과적으로 제어하여 성능 최적화를 강력하게 지원하고 트랙션 머신의 안전한 작동 및 수명을 보장 할 수 있습니다. 이 논문은 영구 자석 동기 트랙션 머신에서 스타 슬라이싱 토크 및 탈마 넷의 계산을 탐구 할뿐만 아니라 엘리베이터 안전 및 성능 최적화의 개선을 강력하게 촉진합니다. 우리는 학제 간 협력과 교환을 통해이 분야의 기술 진보와 혁신적인 혁신적인 발전을 기대합니다. 우리는 또한 더 많은 연구자와 실무자 들이이 분야에 집중할 것을 요구하며, 영구 자석 동기 트랙션 머신의 성능을 향상시키고 엘리베이터의 안전한 작동을 보장하는 지혜와 노력을 기여합니다.