motorindustrie: hoe dunner het motorkernmateriaal, hoe beter?
Het eerste dat duidelijk moet zijn, is dat geen enkel materiaal optimaal (of zelfs bruikbaar) is voor elke toepassing, en dat er afwegingen moeten worden gemaakt tussen kosten, gewicht, grootte en andere factoren. Bovendien heeft het lamineerproces na fabricage een grote invloed op de prestaties van de ontworpen kern. Criteria voor materiaalkeuze omvatten kosten, permeabiliteit, elektromagnetische verliezen en verzadigingsfluxdichtheid. Permeabiliteit en kernverliezen variëren met de frequentie van de fluxomkering (in Hertz) en de fluxdichtheid, en in sommige toepassingen wordt de vorm van de hysteresecurve belangrijk. Elk beschikbaar materiaal is geoptimaliseerd voor een of meer van deze eigenschappen en minder dan perfect voor andere.
Bij het kiezen van het juiste staal voor een motor moet met verschillende factoren rekening worden gehouden.
Momenteel is het meest gebruikte materiaal voor motorkernen koudgewalst gelamineerd staal, dat het goedkoopste materiaal is voor volumetoepassingen, en het gemak van stempelen en lage gereedschapsslijtage helpen de kosten van afgewerkt lamineren te verlagen. In toepassingen waar hogere kernverliezen (DC-poolstukken, lage inschakelduur, enz.) en goedkope eindapparatuur acceptabel zijn, moet koolstofstaal worden overwogen, hoewel natuurlijk de magnetische en mechanische eigenschappen van dit materiaal meer beslissende factoren zijn. Hoe dunner het materiaal, hoe lager de hoogfrequente wervelstroomverliezen en hoe hoger het rendement van de motor. Dit betekent op zijn beurt een lager stroomverbruik en dus een groter transmissiebereik bij hetzelfde vermogensniveau. Volgens onderstaande vermogensformule is de beste materiaaldikte zo dun mogelijk.
Dunnere platen, langere productietijden en verminderde doorvoer
Als we het voorbeeld nemen van een motor met een buitendiameter van de stator van 250 mm en een stapelhoogte van 120 mm, hoe dunner de plaatdikte, hoe meer laminering er nodig is om de gewenste totale hoogte te bereiken. De stempelsnelheid varieert tussen 220 slagen/min (voor 0.25 mm dikke plaat) en 250 slagen/min (voor 0,35 mm), afhankelijk van de plaatdikte. Rekening houdend met uitval, downtime en systeembeschikbaarheid, zal de doorvoer tussen 32 stapels (0,35 mm) en 19 stapels (0,25 mm) per uur zijn, wat een 1,7-voudige toename van de ponstijd betekent.
Overweeg efficiëntiemaximalisatie, maar niet toepassingsonafhankelijk
Sterke elektromotoren kunnen worden geproduceerd met een groot aantal staalsoorten, en bij het kiezen van een aandrijfmotor voor puur elektrische aandrijving is de primaire vraag hoeveel u kunt besparen door het gebruik van een hogere kwaliteit, dunner en dus duurder elektrisch staal. Zelfs een relatief klein verschil in efficiëntie kan invloed hebben op de actieradius van de accu en daarmee op de benodigde (zeer dure) accucapaciteit.
De prestatiecurve is minder veeleisend als de elektrische machine alleen wordt gebruikt om de verbrandingsmotor te ondersteunen in een mild hybride voertuig, of als het voertuig bedoeld is om puur elektrisch te rijden op korte of middellange afstanden (zoals in een hybride of plug-in hybride voertuig). Naast het motorbesparende materiaal wordt ook de benodigde accucapaciteit aanzienlijk verminderd, daarom is het zinvol om het motorrendement in het diktebereik van 0,3 tot 0,35 mm te verlagen.
Bovendien kan extreem dun kernstaal de efficiëntie van hogesnelheidsmotoren verbeteren, vooral de stator, maar in de rotor is het vaak nodig om een zeer hoge sterkte te bereiken in plaats van een dunnere dikte, speciale verbindingsprocessen, zoals volledige oppervlakteverlijming Samen heeft het rotorontwerp ook een positief effect op de efficiëntie.
tot slot
Dun is niet altijd beter, het gebruik van kernstaal moet heel anders worden bekeken vanuit het algemene oogpunt van bewerkbaarheid, kosten, toepassingsgebieden, efficiëntie en andere technische factoren van motorontwerp, waarbij veel voorwaarden duidelijk aangeven dat er sprake is Vergemakkelijkt het gebruik van verschillende diktes van staal.
Hoe het materiaal dat wordt gebruikt voor de rotor- of statorlamineringen wordt geselecteerd, heeft een fundamentele en verreikende invloed op het motorontwerp, waarbij het kernmateriaal van invloed is op kenmerken zoals output, warmtetoename, gewicht en kosten (de term "motor" wordt hier losjes gebruikt waaronder generatoren, toerentellers, resolvers, dynamo's, enz.). Er zijn maar weinig technische scholen die de tijd nemen om zich in deze materiaalkeuze te verdiepen, en aangezien de verschillende materialen van meerdere leveranciers komen, kan het moeilijk zijn om een overzicht van al deze materialen op één plek te vinden.
