Является ли железный сердечник двигателя настолько тонким, насколько это возможно?

Сердечник из холоднокатаной электротехнической стали GNEE Steel

Выбор материала, используемого в ламинатах ротора или статора, оказывает фундаментальное и далеко идущее влияние на конструкцию двигателя, а материал железного сердечника влияет на мощность, теплоподъемность, вес и стоимостные характеристики двигателя.

Первое, что следует уяснить, это то, что ни один материал не является оптимальным для каждого применения, и необходимо искать компромисс между стоимостью, весом, размером и другими факторами. Кроме того, процесс ламинирования после изготовления оказывает большое влияние на характеристики спроектированного железного сердечника. Критерии выбора материала включают стоимость, проницаемость, электромагнитные потери и плотность потока насыщения. Проницаемость и потери в сердечнике изменяются в зависимости от частоты изменения потока (в Герцах) и плотности потока, а в некоторых приложениях важна форма кривой гистерезиса. Каждый доступный материал оптимизирован по одному или нескольким из этих свойств и далеко не идеален по другим.

В настоящее время наиболее часто используемым материалом для изготовления железного сердечника двигателя является холоднокатаная ламинированная сталь, которая является самым дешевым материалом для серийного производства, а легкая штамповка и низкий износ инструмента помогают снизить стоимость готового ламинирования. В приложениях, где допустимы высокие потери в сердечнике (полюса постоянного тока, малый рабочий цикл и т. д.) и недорогое конечное оборудование,углеродистая стальКонечно, следует учитывать, что магнитные и механические свойства этого материала являются одним из наиболее решающих факторов. Чем тоньше материал, тем ниже потери на высокочастотные вихревые токи и повышается эффективность двигателя. Это, в свою очередь, означает более низкое энергопотребление и, следовательно, большую дальность передачи при том же уровне мощности.

Зернисто-ориентированная кремниевая сталь в силовых трансформаторах

Лист становится тоньше, время изготовления увеличивается, а производительность снижается. В случае двигателя с внешним диаметром статора 250 мм и высотой ламинирования 120 мм, чем тоньше толщина листа, тем больше ламинирования требуется для достижения желаемой общей высоты. Скорость штамповки варьируется от 220 ударов/мин (для листов толщиной 0,25 мм) до 250 ударов/мин (для листов толщиной 0,35 мм), в зависимости от толщины листа. Принимая во внимание лом, время простоя и доступность системы, производительность составит от 32 стопок (0,35 мм) до 19 стопок (0,25 мм) в час, что означает увеличение времени штамповки в 1,7 раза.

Учитывайте максимальную эффективность, но не независимость от приложения. Мощные электродвигатели могут производиться из большого количества марок стали, и при выборе приводного двигателя, работающего исключительно электрическим способом, главный вопрос заключается в том, сколько можно сэкономить, используя более качественные, более тонкие и, следовательно, более дорогие двигатели.электротехническая сталь. Даже относительно небольшая разница в эффективности может повлиять на дальность действия батареи и, следовательно, на требуемую емкость батареи. Если двигатель используется только для поддержки двигателя внутреннего сгорания в мягком гибридном транспортном средстве или если транспортное средство предназначено для работы исключительно на электрической энергии на короткие или средние расстояния (например, в гибридном или подключаемом гибридном транспортном средстве), требования к кривая производительности ниже. Помимо экономии материала двигателя, существенно снижается и требуемая емкость аккумулятора, поэтому имеет смысл снизить КПД двигателя в диапазоне толщин от 0,3 до 0,35. мм. Кроме того, чрезвычайно тонкий стальной сердечник может повысить эффективность высокоскоростных двигателей, особенно эффективность статора, но в роторе часто необходимо добиться очень высокой прочности, а не меньшей толщины, а также специальных процессов соединения, таких как Благодаря склеиванию всех поверхностей конструкция ротора также положительно влияет на эффективность.

Холоднокатаный сердечник из кремниевой стали

С общей точки зрения, тоньше не значит лучше. Принимая во внимание обрабатываемость, стоимость, области применения, эффективность и другие технические факторы при проектировании двигателей, мы должны совершенно по-другому взглянуть на использование стали с железным сердечником.