Materiały magnetyczne do silników elektrycznych
Dotychczasowe specyfikacje oraz handel materiałami magnetycznymi opierały się o dane zebrane przy użyciu technik pomiarowych opisanych w międzynarodowych standardach. Norma 60404 Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC) określa właściwości magnetyczne jedynie dla napięć o przebiegu sinusoidalnym oraz określonych wartości polaryzacji i częstotliwości magnetycznej. Jednak warunki pracy samolotowych silników elektrycznych o wysokiej gęstości mocy są dalekie od ideału, co sprawia, że dostępne dane są niewystarczalne. Dlatego naukowcy z UE podjęli się stworzenia charakterystyki miękkich i twardych materiałów magnetycznych w rzeczywistych warunkach elektromagnetycznych i mechanicznych. W ramach projektu EMMPC (Electrical machine magnetic properties characterisation setup for aerospace application) opracowano dokładne stanowisko testowe do pomiaru strat energii podczas wzbudzania materiałów falami napięciowymi o różnych kształtach. Monitorowanie właściwości magnetycznych możliwe jest również przy zmiennej temperaturze i indukcji stresu. Jednostka centralna do pomiaru powstała w wyniku połączenia systemu jedno- i dwuwymiarowego, do którego podłączono 9 różnych czujników. Wśród nich znajdują się dwie nowe ramy Epsteina odpowiednie do testowania strat energii o wysokiej częstotliwości i gęstości przepływu magnetycznego. Pomiar zjawiska magnetostrykcji i strat żelaza pod wpływem stresu odbywa się z wykorzystaniem pojedynczego testu paskowego. Nowe stanowisko testowe daje ponadto możliwość opisania różnych rodzajów materiałów, w tym ciał stałych i laminatów, oraz blach elektrotechnicznych izotropowych i anizotropowych. Oprócz zdolności odróżnienia strat przepływu przemiennego i rotacyjnego, może również posłużyć do określenia stosunku gęstości przepływu do siły pola magnetycznego, ponieważ ten stosunek zmienia się wraz z gęstością przepływu, tj. saturacją. Stanowisko testowe EMMPC, które umożliwia dokonywanie różnorodnych pomiarów z udziałem materiałów magnetycznych, jest pierwszym tego typu stanowiskiem w Europie. Toruje drogę dla bardziej szczegółowego i dokładniejszego zbadania strat w materiałach, z których zbudowane są samolotowe silniki elektryczne, co jest niezbędne do poprawy ich wydajności w przyszłości. Dane wejściowe zebrane w warunkach przypominających rzeczywiste warunki pracy silnika mogą posłużyć do opracowania lepszych analitycznych (lub półanalitycznych) modeli silników elektrycznych i bardziej wydajnych projektów.
Słowa kluczowe
Materiały magnetyczne, silniki elektryczne, samolot, stanowisko testowe, IEC 60404, EMMPC
