moottoriteollisuus: mitä ohuempi moottorin ydinmateriaali, sitä parempi?
Ensinnäkin on selvää, että mikään yksittäinen materiaali ei ole optimaalinen (tai edes käyttökelpoinen) jokaiseen käyttötarkoitukseen, ja kustannusten, painon, koon ja muiden tekijöiden välillä on tehtävä kompromisseja. Lisäksi valmistuksen jälkeisellä laminointiprosessilla on suuri vaikutus suunnitellun ytimen suorituskykyyn. Materiaalin valinnan kriteereitä ovat hinta, läpäisevyys, sähkömagneettiset häviöt ja kyllästysvuon tiheys. Läpäisevyys ja ydinhäviöt vaihtelevat vuon kääntötaajuuden (hertseinä) ja vuontiheyden mukaan, ja joissakin sovelluksissa hystereesikäyrän muoto tulee tärkeäksi. Jokainen saatavilla oleva materiaali on optimoitu yhdelle tai useammalle näistä ominaisuuksista ja vähemmän kuin täydellinen muille.
Moottorille sopivaa terästä valittaessa on otettava huomioon useita tekijöitä.
Tällä hetkellä yleisimmin käytetty materiaali moottorisydämissä on kylmävalssattu laminoitu teräs, joka on halvin materiaali volyymikäyttöön, ja leimaamisen helppous ja työkalujen vähäinen kuluminen auttavat vähentämään valmiin laminoinnin kustannuksia. Sovelluksissa, joissa suuremmat ydinhäviöt (DC-napakappaleet, alhainen käyttösuhde jne.) ja edulliset loppulaitteet ovat hyväksyttäviä, hiiliteräs tulee harkita, vaikka tämän materiaalin magneettiset ja mekaaniset ominaisuudet ovat tietysti ratkaisevampia tekijöitä. Mitä ohuempi materiaali, sitä pienemmät suurtaajuiset pyörrevirtahäviöt ja sitä suurempi moottorin hyötysuhde. Tämä puolestaan tarkoittaa pienempää virrankulutusta ja siten suurempaa lähetysetäisyyttä samalla tehokapasiteettitasolla. Alla olevan tehokaavan mukaan paras materiaalipaksuus on mahdollisimman ohut.
Ohuemmat arkit, pidemmät tuotantoajat ja pienempi tuotantokapasiteetti
Esimerkkinä moottorista, jonka staattorin ulkohalkaisija on 250 mm ja pinon korkeus 120 mm, mitä ohuempi levyn paksuus, sitä enemmän laminointia tarvitaan halutun kokonaiskorkeuden saavuttamiseksi. Leimausnopeus vaihtelee 220 vedosta/min (0,25 mm paksulle arkille) ja 250 vedolle/min (0,35 mm:lle) riippuen arkin paksuudesta. Kun otetaan huomioon romu, seisokkiaika ja järjestelmän saatavuus, suorituskyky on 32 pinoa (0,35 mm) - 19 pinoa (0,25 mm) tunnissa, mikä tarkoittaa 17-kertaista lisäystä lävistysajassa.
Harkitse tehokkuuden maksimointia, mutta älä sovelluksesta riippumatonta
Vahvoja sähkömoottoreita voidaan valmistaa useista teräslajeista, ja puhtaasti sähkökäyttöistä käyttömoottoria valittaessa on ensisijainen kysymys, kuinka paljon voit säästää käyttämällä laadukkaampaa, ohuempaa ja siten kalliimpaa sähköterästä. Suhteellisen pienikin tehokkuusero voi vaikuttaa akun kantamaan ja siten vaadittuun (erittäin kalliiseen) akkukapasiteettiin.
Suorituskykykäyrä on vähemmän vaativa, jos sähkökonetta käytetään vain polttomoottorin tukemiseen kevyessä hybridiajoneuvossa tai jos ajoneuvo on tarkoitettu käytettäväksi puhtaasti sähköllä lyhyillä tai keskipitkillä matkoilla (kuten hybridissä tai ladattavassa hybridissä ajoneuvo). Moottoria säästävän materiaalin lisäksi myös tarvittava akun kapasiteetti pienenee merkittävästi, minkä vuoksi moottorin hyötysuhdetta on järkevää vähentää paksuusalueella 0,3 - 0,35 mm.
Lisäksi erittäin ohut ydinteräs voi parantaa nopeiden moottoreiden, erityisesti staattorin, tehokkuutta, mutta roottorissa on usein tarpeen saavuttaa erittäin korkea lujuus ohuemman paksuuden sijasta erityisiä liitosprosesseja, kuten koko pinnan liimaus. Yhdessä roottorin rakenteella on myös positiivinen vaikutus tehokkuuteen.
tiivistettynä
Ohut ei ole aina parempi, ydinteräksen käyttöä on tarkasteltava hyvin eri tavalla yleisestä työstettävyyden, kustannusten, käyttöalueiden, tehokkuuden ja muiden moottorin suunnittelun teknisten tekijöiden näkökulmasta, ja monet olosuhteet osoittavat selvästi, että on olemassa. Helpottaa käyttöä eri paksuisia teräksiä.
Roottorin tai staattorin laminointiin käytetyn materiaalin valinnalla on perustavanlaatuinen ja kauaskantoinen vaikutus moottorin suunnitteluun, sillä ydinmateriaali vaikuttaa ominaisuuksiin, kuten tehoon, lämmönlisätykseen, painoon ja kustannuksiin (termiä "moottori" käytetään tässä löyhästi mukaan lukien generaattorit, takometrit, ratkaisijat, vaihtovirtageneraattorit jne.). Harvat insinöörikoulut ottavat aikaa perehtyä tähän materiaalivalikoimaan, ja koska erilaiset materiaalit tulevat useilta toimittajilta, voi olla vaikea löytää yleiskuvaa niistä kaikista yhdestä paikasta.
