motorfremstillingsindustrien: jo tyndere motorkernematerialet er, jo bedre?
Den første ting, der skal være klar, er, at intet enkelt materiale er optimalt (eller endda brugbart) til enhver applikation, og der skal foretages afvejninger mellem omkostninger, vægt, størrelse og andre faktorer. Derudover har lamineringsprocessen efter fremstillingen stor indflydelse på ydeevnen af den designede kerne. Kriterier for materialevalg omfatter omkostninger, permeabilitet, elektromagnetiske tab og mætningsfluxtæthed. Permeabilitet og kernetab varierer med flux reverseringsfrekvens (i Hertz) og fluxtæthed, og i nogle applikationer bliver formen på hysteresekurven vigtig. Hvert tilgængeligt materiale er optimeret til en eller flere af disse egenskaber og mindre end perfekt i andre.
Der skal tages hensyn til flere faktorer, når man vælger det passende stål til en motor.
I øjeblikket er det mest almindeligt anvendte materiale til motorkerner koldvalset lamineret stål, som er det laveste materiale til volumenapplikationer, og let stempling og lavt værktøjsslid hjælper med at reducere omkostningerne ved færdiglaminering. I applikationer, hvor højere kernetab (DC-polstykker, lav duty cycle, osv.) og lavpris endeudstyr er acceptable, bør kulstofstål overvejes, selv om selvfølgelig de magnetiske og mekaniske egenskaber af dette materiale er mere afgørende faktorer. Jo tyndere materialet er, desto lavere er højfrekvente hvirvelstrømtab og jo højere effektivitet har motoren. Dette betyder igen lavere strømforbrug og dermed større transmissionsafstandsområde ved samme effektkapacitetsniveau. Ifølge kraftformlen nedenfor er den bedste materialetykkelse så tynd som muligt.
Tyndere plader, længere produktionstider og reduceret gennemløb
Tager man eksemplet med en motor med en udvendig statordiameter på 250 mm og en stabelhøjde på 120 mm, jo tyndere pladetykkelsen er, jo mere laminering kræves for at opnå den ønskede samlede højde. Stemplingshastigheden varierer mellem 22 0 slag/min (for 0,25 mm tykt ark) og 250 slag/min (for 0,35 mm) afhængigt af arktykkelsen. Under hensyntagen til skrot, nedetid og systemtilgængelighed vil gennemløbet være mellem 32 stakke (0,35 mm) og 19 stakke (0,25 mm) i timen, hvilket betyder en 1.7- fold stigning i stansetid.
Overvej effektivitetsmaksimering, men ikke applikationsuafhængig
Stærke elmotorer kan fremstilles med en lang række stålkvaliteter, og når man vælger en drivmotor til ren elektrisk drift, er det primære spørgsmål, hvor meget man kan spare ved at bruge højere kvalitet, tyndere og derfor dyrere, elektrostål. Selv en relativt lille forskel i effektivitet kan påvirke batteriets rækkevidde og dermed den nødvendige (meget dyre) batterikapacitet.
Ydeevnekurven er mindre krævende, hvis den elektriske maskine kun bruges til at understøtte forbrændingsmotoren i et mildhybridbil, eller hvis køretøjet er beregnet til at køre rent elektrisk over korte eller mellemlange afstande (som i en hybrid eller plug-in hybrid køretøj). Ud over det motorbesparende materiale er den nødvendige batterikapacitet også reduceret betydeligt, hvorfor det giver mening at reducere motoreffektiviteten i tykkelsesområdet 0.3 til 0.35 mm.
Derudover kan ekstremt tyndt kernestål forbedre effektiviteten af højhastighedsmotorer, især statoren, men i rotoren er det ofte nødvendigt at opnå meget høj styrke, snarere end tyndere tykkelse, specielle sammenføjningsprocesser, såsom fuld overfladebinding. Tilsammen har rotordesignet også en positiv effekt på effektiviteten.
Afslutningsvis
Tyndt er ikke altid bedre, brugen af kernestål skal ses meget anderledes ud fra det overordnede synspunkt med hensyn til bearbejdelighed, omkostninger, anvendelsesområder, effektivitet og andre tekniske faktorer ved motordesign, med mange forhold, der klart indikerer, at der er Letterer brugen af forskellige tykkelser af stål.
Hvordan det anvendte materiale til rotor- eller statorlamineringerne vælges, har en grundlæggende og vidtrækkende indvirkning på motordesignet, hvor kernematerialet påvirker egenskaber som output, varmeforstærkning, vægt og omkostninger (begrebet "motor" bruges løst her omfatter generatorer, omdrejningstællere, resolvere, generatorer osv.). De færreste ingeniørskoler tager sig tid til at dykke ned i dette materialevalg, og da de forskellige materialer kommer fra flere leverandører, kan det være svært at finde et overblik over dem alle sammen ét sted.
