Sử dụng thép vô định hình cải thiện ảnh hưởng của lực xuyên tâm trong động cơ từ trở

Bài viết tiến hành phân tích, tính toán, đánh giá vai trò và ảnh hưởng của lực xuyên tâm trong động cơ từ trở. Đồng thời, nhóm tác giả thảo luận phương pháp thay đổi hình dạng gông stator và đề xuất giải pháp mới là sử dụng vật liệu vô định hình chế tạo stator thay thế thép silic nhằm cải thiện rung động trong động cơ, giảm tiếng ồn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sử dụng thép vô định hình cải thiện ảnh hưởng của lực xuyên tâm trong động cơ từ trởISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(124).201843SỬ DỤNG THÉP VÔ ĐỊNH HÌNH CẢI THIỆN ẢNH HƯỞNG CỦALỰC XUYÊN TÂM TRONG ĐỘNG CƠ TỪ TRỞUSING AMORPHOUS STEEL TO IMPROVE RADIAL FORCE INSWITCHED RELUCTANCE MOTORSPhí Hoàng Nhã1, 2, Phạm Hùng Phi1, Đào Quang Thủy31Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; phihoangnha@gmail.com2Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội3Bộ Khoa học và Công nghệTóm tắt - Động cơ từ trở là động cơ có nhiều ưu điểm nhưng nhiềuứng dụng của nó bị hạn chế bởi tiếng ồn. Một trong những nguồngốc của tiếng ồn là do rung động của các lá thép trên gông stator,gây ra bởi lực xuyên tâm trong động cơ. Sự rung động càng mạnhvà tiếng ồn càng lớn khi xảy ra cộng hưởng giữa tần số của lựcxuyên tâm và tần số tự nhiên của stator. Vì vậy, bài báo tiến hànhphân tích, tính toán, đánh giá vai trò và ảnh hưởng của lực xuyêntâm trong động cơ từ trở. Đồng thời, nhóm tác giả thảo luậnphương pháp thay đổi hình dạng gông stator và đề xuất giải phápmới là sử dụng vật liệu vô định hình chế tạo stator thay thế thépsilic nhằm cải thiện rung động trong động cơ, giảm tiếng ồn.Abstract - Switched reluctance motor has many advantages butits application is limited by the noise. One of the causes of thisnoise is the vibration of the steel laminate on the stator yoke whichis caused by radial force in the motor. The vibration and the noisebecome stronger when exists a resonance between the frequencyof the radial force and the natural frequency of the stator.Therefore, in this article the role and the influence of radial force inthe switched reluctance motor will be analyzed, calculated andevaluated. At the same time, the authors discuss some methods ofchanging the shape of yoke stator and put forward newsuggestions about using amorphous materials to improve thevibration and reduce the noise.Từ khóa - động cơ từ trở; lực xuyên tâm; vật liệu vô định hình;SRM; tần số cộng hưởng.Key words - switched reluctance motor; radial force; amorphousmaterials; SRM; resonance frequency.1. Giới thiệuĐộng cơ từ trở (SRM) được ứng dụng ngày càng rộngrãi do cấu trúc đơn giản, độ bền cao, tốc độ làm việc lớn,khả năng chịu quá tải tốt và nhiệt độ phát nóng thấp. Tuynhiên, một số ứng dụng công nghiệp và gia dụng bị hạn chếdo sự rung động và tiếng ồn tạo ra bởi hệ thống. Hệ thốngSRM phát ra tiếng ồn cao hơn so với các hệ thống truyềnđộng khác. Vì vậy, rung và tiếng ồn trong SRM đã thu hútsự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu trong thời giangần đây.Nguồn gốc của tiếng ồn trong động cơ từ trở được chỉra là do rung động của stator. Trong động cơ tồn tại lựcđiện từ xuyên tâm, tập trung khá mạnh giữa cực rotor vàstator, đặc biệt với cấu trúc cực lồi như SRM, lực xuyêntâm (lực hướng kính) càng mạnh. Chính lực hút xuyên tâmnày dẫn đến rung stator. Nhiều công trình đã chỉ ra nguồngốc của tiếng ồn [1] và hầu hết đều chấp nhận rằng lựcxuyên tâm (lực hướng kính) là nguồn gốc chính của rungvà ồn trong động cơ từ trở.Bài báo phân tích, tính toán lực xuyên tâm, đánh giá vaitrò và ảnh hưởng của lực xuyên tâm trong động cơ từ trở.Đồng thời, nhằm nâng cao hiệu suất cho động cơ từ trởbằng cách giảm độ rung và tiếng ồn, nhóm tác giả đề xuấtgiải pháp mới – sử dụng vật liệu vô định hình trong chế tạođộng cơ. Với tính chất hóa lý đặc biệt, vật liệu vô định hìnhcó thể cải thiện đáng kể được rung động trong stator bằngcách giảm tần số tự nhiên, hạn chế sự cộng hưởng giữa tầnsố của lực xuyên tâm và tần số tự nhiên của máy.tuần tự làm quay rotor, lực tiếp tuyến và lực xuyên tâmđược sinh ra giữa cực stator bị kích thích và cực rotor đốidiện. Hình 1 là một ví dụ của phân tích từ thông trong khehở không khí của loại động cơ SRM 6/4 – 3 pha. Trongvùng gối chồng của cực stator và rotor, đường từ thôngvuông góc với mặt cực và lực điện từ hoạt động như là lựchút theo hướng xuyên tâm. Lực xuyên tâm làm biến dạngstator, do đó tạo ra tiếng ồn. Mặt khác, đường từ trườngnghiêng được tìm thấy gần mép cực stator và rotor, có thểđược phân tích thành các thành phần tiếp tuyến và xuyêntâm như thể hiện trong Hình 1 [2]. Các lực từ tương ứng làlực xuyên tâm fR biến dạng gông stator và lực tiếp tuyến fT.Hai lực này hình thành nên một hợp lực fN (theo nguyêntắc tổng hợp lực hình bình hành) hoạt động như mô-menquay, làm quay rotor. Như vậy, lực tiếp tuyến có vai tròsinh ra mô-men làm quay rotor và lực xuyên tâm là lực hútgiữa các cực rotor, stator.2. Lực xuyên tâm trong động cơ từ trở2.1. Vai trò của các lựcKhi cuộn dây stator của động cơ từ trở được kích thíchHình 1. Đường từ thôngHình 2 cho thấy phân tích phương pháp phần tử hữuhạn (FEM) của phân bổ lực tiếp tuyến và xuyên tâm dọctheo khe hở không khí dưới sức từ động (mmf) 600 A, ở đócực tính của lực tiếp tuyến bị đảo ngược. Lực xuyên tâm fRđược sinh ra trong toàn bộ vùng gối chồng của cực statorvà ...