استفاده از این نوع مواد، رفتار گوه ها را از خصوصیت غیر فعال مغناطیسی به مغناطیسی فعال تغییر می دهد. این گوه ها ضمن مهار سیم پیچ ها در شیار، باعث کاهش رلوکتانس مسیر مغناطیسی در بالای شیار استاتور شده و مزایای زیر را در پی دارد

کاهش تلفات هسته

·         کاهش جریان مغناطیس کنندگی

·         کاهش گشتاور زیگزاگ

·         افزایش راندمان

رسیدن به این سطح از بهبود، نیازمند تغییرات گسترده و طراحی مجدد پارامترهای مختلفی از موتور می باشد که یکباره گوه های مغناطیسی آنرا به طراحان و سازندگان موتور ارزانی داشته است. در تکنولوژی ساخت موتورها، استفاده از گوه های مغناطیسی یکی از راه های کاهش حجم مواد فعال بکار رفته برای ساخت موتور می باشد و در مرحله بعد نوبت به بهبود عایق و طراحی تهویه هوشمند خواهد رسید.

شکل(2)، نصب گوه در داخل شیار استاتور

 نتایج اولیه بررسی ها نشان می دهد در طول مدت سال های 1920 تا 1990  روند کاهش حجم مواد فعال بکار رفته در ساخت موتورها برای توان خروجی یکسان، منجر به کاهش 14 برابری وزن در موتورها شده است.  با وجود مزایای فراوان گوه های مغناطیسی، بدلیل افزایش درصد ریسک استفاده از این گوه ها در طول  عمر کاری یک موتور، طراحان موتور در دودلی استفاده از مزایای بکارگیری این گوه ها و یا کاهش درصد ریسک با استفاده از گوه های غیر مغناطیسی قرار گرفته اند. زیرا گوه های مغناطیسی در طول مدت عملکرد موتور در معرض نیروهای مغناطیسی دفع کننده از شیار قرار دارند و احتمال اینکه گوه از شیار جدا شده و در بین استاتور و روتور قرار بگیرد زیاد می باشد و این باعث آسیب جدی به موتور خواهد شد.

بروز این خطر باعث می شود تا طراحان موتور در هنگام بکار گیری این گوه ها به رلوکتانس مواد، چگالی شار و نحوه نصب گوه ها توجه ویژه نمایند تا در زمان بهره برداری موتور از پدیده جدا شدن گوه ها جلوگیری بعمل آید.

در طراحی نوین گوه های مغناطیسی، براین مورد که گوه ها در مکان خاص خود به کمک رزین اپوکسی ماندگار تر باقی بماند بسیار تاکید شده است ولی در حقیقت رزین اپوکسی باعث کاهش عمر این سیستم نیز می گردد. زیرا افزایش حرارت نقطه ای در هسته استاتور که به علت شدت شار اتفاق می افتد سبب تسریع در پیر شدن و اضمحلال پیوند اپوکسی گوه خواهد شد. موادی که دارای پایه اپوکسی هستند در اثر حرارت چروکیده و منقبض می شوند. بروز این مشکل می تواند باعث حرکت آزادانه گوه ها، تحت تاثیر میدان مغناطیسی موتور بشود. در شرایطی مانند ویبره و لرزش، لبه آهنی نگهدارنده گوه در شیار به مرور  و به صورت تصاعدی خورده و سائیده می شود و دیگر قادر به نگهداری گوه نخواهد بود. بروز مشکلاتی که عنوان شد، دلیل جایگزینی گوه های مغناطیسی با گوه های غیر مغناطیسی مرسوم می باشد. اثر تعویض گوه های مغناطیسی با گوه های معمولی بر عملکرد موتور از 0 تا 50%  کاهش، در جریان مغناطیس شوندگی است.

تشخیص گوه های مغناطیسی معیوب:

موتورهایی که دارای گوه مغناطیسی معیوب می باشند رفتاری مانند: افزایش جریان بی باری بیشتر  نسبت به حالت Type Test ، افزایش دما، افزایش تخلیه در سر سیم پیچ (که سبب تولید ترکیبات آلاینده در انتهای سیم پیچ استاتور می شود) و افزایش ویبره از خود بروز می دهند. به علت عدم قطعی بودن رفتاری که به آن اشاره شد، بهترین روش بازدید دقیق از استاتور می باشد در این بررسی باید به نکات زیر دقت کافی شود:

وجود آلودگی فلزی در سر سیم پیچ های استاتور، مفقود بودن قسمتی از گوه استاتور(معمولا ً در قسمت میانی استاتور).

 یکی دیگر از راه های پی بردن به وجود اشکال در گوه ها تست Current Spectrum Analysis (CSA) می باشد . این آزمایش  در حقیقت یکی از راه های پایش پیوسته الکتروموتور می باشد که با استفاده از اطلاعاتی که از جریان استاتور جمع آوری می گردد ، عیوب احتمالی موجود در موتور تشخیص داده می شود. از اطلاعات جمع آوری شده  ،  سیگنال های FFT با استفاده از نرم افزار های ویژه ای تولید می گردد. در صورت آسیب دیدن گوه ها و بلند شدن شمش های روتور و یا صدمه دیدن آن ها شار در ناحیه هوایی موتور تغییر کرده و این عیب از روی افزایش شاخص ها در فرکانس اصلی (Hz)  و هارمونیک 5 ام Hz) مشخص می گردد.

 در صورت اطمینان از وجود عیب در گوه ها، استاتور باید بلافاصله بصورت کلی و یا جزئی گوه گذاری انجام شود.  برای تعویض گوه ها ملاحظات تعمیراتی خاصی را باید در نظر گرفت که عبارتند از :

جدا شدن گوه ها نشان دهنده احتمال آسیب دیدگی سیم پیچ و لزوم تعمیرات در سیم پیچ استاتور است که معمولا ً  با V.P.I همراه خواهد بود. طراحی ابعاد گوه های جایگزین بسیار مهم است و گوه جدید باید کاملا ً منطبق با شیار باشد.

هنگامی که هسته استاتور ساخته می شود تمام ورق ها دقیقا ً در سر جای خود نیستند و این موضوع باعث بی نظمی ورق ها می گردد لذا این بی نظمی می تواند بر روی نصب دقیق گوه ها در شیار اثرگذار باشد. نصب گوه با اعمال نیروی کمتر یک مزیت است یا به عبارت دیگر با کاهش طول شیار نیروی کمتری برای نصب گوه مورد نیاز است ولی همین امر سبب افزایش  احتمال ایجاد ریسک  گوه ها در آینده خواهد بود. نصب مناسب گوه های مغناطیسی باید همراه با اپوکسی رزین باشد و ترجیحا ً از اپوکسی با حرارت نامی بالاتری استفاده گردد تا بر اثر  افزایش حرارت، اپوکسی به سرعت از بین نرود.

شکل (3) جدا شدن گوه های مغناطیسی در استاتور یک موتور فشار قوی

بطور خلاصه می توان گفت

·         استفاده از گوه های مغناطیسی باعث کاهش مواد فعال مصرفی در ساخت الکتروموتورها خواهد شد

·         تاثیر گوه های مغناطیسی بر روی عملکرد موتورها، مورد به مورد اساسا ً متفاوت می باشد

·         بهترین تکنیک تشخیص خطای گوه های مغناطیسی محدود به بازدید چشمی است

·         قبل از انجام تعمیرات بر روی گوه های معیوب و گوه گذاری مجدد ملاحظات دقیقی باید صورت پذیرد

·         مزایای فراوان و چشمگیر راندمان بالا به علت استفاده از گوه های مغناطیسی بر اثر وجود احتمال ریسک زیاد در این نوع از گوه ها، کم رنگ شده است و بستگی به ترجیح سازنده و یا خریدار موتور دارد

مراجع:

1- Problems and Solutions with Magnetic Stator Wedges, Mike Davis Principal Consultant of Machine monitor Pty Ltd, June 2007.

2-STATOR CURRENT ANALYSIS OF INCIPIENT FAULT INTO ASYNCHRONOUS MOTOR ROTOR BARS USING FOURIER FAST TRANSFORM,  Arezki  Menacer  , Said Drid , Mohamed-Said Nait-Said , Benakcha A/Hamid, Journal of ELECTRICAL ENGINEERING 2004.

3-  Sensorless Fault Diagnosis of Induction Motors , Kyusung Kim  MemberIEEE, Alexander G. Parlo Senior Member IEEE  and Raj Mohan Bharadwaj  Member  IEEE ,IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, OCTOBER 2003.