วัสดุแกนเหล็กของมอเตอร์บางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้หรือไม่?

แกนเหล็กไฟฟ้ารีดเย็นเหล็ก GNEE

วิธีการเลือกวัสดุที่ใช้ในลามิเนตโรเตอร์หรือสเตเตอร์มีผลกระทบพื้นฐานและกว้างขวางต่อการออกแบบมอเตอร์ และวัสดุแกนเหล็กก็ส่งผลต่อเอาท์พุต การยกความร้อน น้ำหนัก และลักษณะต้นทุนของมอเตอร์

สิ่งแรกที่ต้องชัดเจนก็คือ ไม่มีวัสดุใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับทุกการใช้งาน และต้องแลกมาระหว่างต้นทุน น้ำหนัก ขนาด และปัจจัยอื่นๆ นอกจากนี้ กระบวนการเคลือบหลังการผลิตยังมีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของแกนเหล็กที่ออกแบบไว้ เกณฑ์การเลือกวัสดุประกอบด้วยต้นทุน ความสามารถในการซึมผ่าน การสูญเสียแม่เหล็กไฟฟ้า และความหนาแน่นฟลักซ์ความอิ่มตัว ความสามารถในการซึมผ่านและการสูญเสียแกนจะแตกต่างกันไปตามความถี่การกลับตัวของฟลักซ์ (เป็นเฮิรตซ์) และความหนาแน่นของฟลักซ์ และในการใช้งานบางอย่าง รูปร่างของเส้นโค้งฮิสเทรีซิสมีความสำคัญ วัสดุที่มีอยู่ทุกชนิดได้รับการปรับให้เหมาะสมกับคุณสมบัติเหล่านี้ตั้งแต่หนึ่งอย่างขึ้นไป และมีคุณสมบัติที่น้อยกว่าความสมบูรณ์แบบในคุณสมบัติอื่นๆ

ปัจจุบัน วัสดุที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับแกนเหล็กของมอเตอร์คือเหล็กเคลือบเย็นรีดเย็น ซึ่งเป็นวัสดุที่มีราคาต่ำที่สุดสำหรับการใช้งานแบบแบตช์ และการปั๊มง่ายและการสึกหรอของเครื่องมือต่ำช่วยลดต้นทุนในการเคลือบสำเร็จรูป ในการใช้งานที่ยอมรับการสูญเสียแกนกลางสูง (เสา DC รอบการทำงานต่ำ ฯลฯ) และอุปกรณ์ปลายทางราคาประหยัดเหล็กกล้าคาร์บอนแน่นอนว่าควรคำนึงถึงคุณสมบัติทางแม่เหล็กและทางกลของวัสดุนี้เป็นหนึ่งในปัจจัยชี้ขาด ยิ่งวัสดุบางลง การสูญเสียกระแสไหลวนความถี่สูงก็จะยิ่งลดลง และประสิทธิภาพของมอเตอร์ก็ดีขึ้นด้วย ซึ่งหมายถึงการใช้พลังงานที่ลดลง และด้วยเหตุนี้จึงมีช่วงระยะการส่งข้อมูลที่ยาวขึ้นที่ระดับความจุพลังงานเดียวกัน

เหล็กซิลิคอนเชิงเกรนในหม้อแปลงไฟฟ้า

แผ่นบางลง ระยะเวลาในการผลิตนานขึ้น และผลผลิตลดลง ในกรณีของมอเตอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกสเตเตอร์ 250 มม. และความสูงของการเคลือบ 120 มม. ยิ่งความหนาของแผ่นบางลง จำเป็นต้องมีการเคลือบมากขึ้นเพื่อให้ได้ความสูงรวมที่ต้องการ ความเร็วในการตอกจะแตกต่างกันไประหว่าง 220 จังหวะ/นาที (สำหรับแผ่นหนา 0.25 มม.) และ 250 จังหวะ/นาที (สำหรับแผ่นหนา 0.35 มม.) ขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่น เมื่อคำนึงถึงเศษซาก เวลาหยุดทำงาน และความพร้อมใช้งานของระบบ การผลิตจะอยู่ระหว่าง 32 กอง (0.35 มม.) ถึง 19 กอง (0.25 มม.) ต่อชั่วโมง ซึ่งหมายถึงเวลาในการปั๊มเพิ่มขึ้น 1.7 เท่า

พิจารณาประสิทธิภาพสูงสุด แต่ไม่ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน มอเตอร์ไฟฟ้ากำลังแรงสามารถผลิตได้จากเหล็กหลายเกรด และเมื่อเลือกมอเตอร์ขับเคลื่อนที่ทำงานด้วยไฟฟ้าล้วนๆ คำถามหลักคือ จะประหยัดได้เท่าไรหากใช้คุณภาพสูง ทินเนอร์ และมีราคาแพงกว่าเหล็กไฟฟ้า. ประสิทธิภาพที่แตกต่างกันค่อนข้างน้อยก็อาจส่งผลต่อระยะการใช้งานของแบตเตอรี่และปริมาณความจุของแบตเตอรี่ที่ต้องการ หากใช้มอเตอร์เพื่อรองรับเครื่องยนต์สันดาปภายในในรถยนต์ไฮบริดอ่อนเท่านั้น หรือหากรถยนต์ได้รับการออกแบบให้ใช้งานไฟฟ้าล้วนในระยะทางสั้นหรือปานกลาง (เช่น ในรถยนต์ไฮบริดหรือรถยนต์ปลั๊กอินไฮบริด) ข้อกำหนดสำหรับ เส้นโค้งประสิทธิภาพต่ำกว่า นอกเหนือจากการประหยัดวัสดุของเครื่องยนต์แล้ว ความจุของแบตเตอรี่ที่ต้องการยังลดลงอย่างมากด้วย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเหมาะสมที่จะลดประสิทธิภาพของมอเตอร์ในช่วงความหนาตั้งแต่ 0.3 ถึง 0.35 มม. นอกจากนี้ เหล็กแกนเหล็กที่บางมากสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์ความเร็วสูงได้ โดยเฉพาะประสิทธิภาพของสเตเตอร์ แต่ในโรเตอร์ มักจะจำเป็นต้องได้รับความแข็งแรงสูงมาก แทนที่จะเป็นความหนาที่บางลง และกระบวนการเชื่อมต่อแบบพิเศษ เช่น เนื่องจากการยึดเกาะทุกพื้นผิว ทำให้การออกแบบโรเตอร์ยังส่งผลดีต่อประสิทธิภาพอีกด้วย

แกนเหล็กซิลิกอนรีดเย็น

จากมุมมองโดยรวม ทินเนอร์ไม่ได้ดีกว่า เมื่อพิจารณาถึงความสามารถในการขึ้นรูป ต้นทุน พื้นที่การใช้งาน ประสิทธิภาพ และปัจจัยทางเทคนิคอื่นๆ ในการออกแบบมอเตอร์ เราต้องพิจารณาการใช้เหล็กแกนเหล็กในรูปแบบที่แตกต่างออกไปมาก