ضخامت فولاد سیلیکونی و اتلاف آهن: انتخاب 0.20 میلی متر در مقابل 0.35 میلی متر برای موتورهای کوچک

مقدمه

در موتورهای کوچک - محرک‌های سروو، محرک‌های مشترک ربات، واحدهای محرکه پهپاد، و موتورهای دستی ماهرانه - راندمان مشخصه‌ای نیست که شما روی کاغذ آن را بررسی کنید. این نتیجه هر انتخاب ماده در مدار مغناطیسی است، از جمله یکی از مواردی که مهندسان گاهی اوقات نادیده می گیرند: ضخامت لایه های فولادی سیلیکونی در هسته استاتور.

این راهنما توضیح می دهد که چگونهضخامت فولاد سیلیکونیبر اتلاف آهن، راندمان موتور و دمای کار در موتورهای پرسرعت فشرده و نحوه انتخاب بین گریدهای 0.20 میلی متر، 0.27 میلی متر و 0.35 میلی متر برای کاربرد خود تأثیر می گذارد.

1. از دست دادن آهن چیست و چرا در موتورهای کوچک اهمیت دارد

از دست دادن آهن (همچنین از دست دادن هسته نیز نامیده می شود) انرژی است که به عنوان گرما در داخل هسته فولادی سیلیکونی هر زمان که میدان مغناطیسی چرخه می شود، تلف می شود. دارای دو جزء است:

• از دست دادن هیسترزیس: انرژی مصرف شده برای تراز مجدد دامنه های مغناطیسی در هر چرخه. متناسب با فراوانی و اجبار درجه.
• از دست دادن جریان گردابی: جریان های گردشی که در هسته توسط شار در حال تغییر ایجاد می شود. متناسب بامربعاز هر دو ضخامت لمینیت و فرکانس.

در موتورهای بزرگ صنعتی با سرعت پایین که با فرکانس 50 هرتز کار می کنند، تلفات جریان گردابی حتی با لایه های 0.50 میلی متری قابل کنترل است. در موتورهای کوچک پرسرعت - یک سروو با سرعت 6000 دور در دقیقه، یک موتور پهپاد در 15000 دور در دقیقه یا یک موتور دستی ماهرانه بدون قاب با 12 جفت قطب - فرکانس الکتریکی بسیار بالاتر است و جریمه جریان گردابی برای لایه‌های ضخیم شدید می‌شود.

در 6000 RPM با 6 جفت قطب، فرکانس الکتریکی 600 هرتز است. مقیاس‌های تلفات جریان گردابی با مربع ضخامت: تغییر از 0.35 میلی‌متر به 0.20 میلی‌متر افت جریان گردابی را تقریباً کاهش می‌دهد.67%در همان چگالی شار

2. سه درجه ضخامت استاندارد برای کاربردهای موتورهای کوچک

HIMAGNET با سه ضخامت لمینت مطابق با محدوده های مختلف سرعت موتور کار می کند:

ارقام W/kg نشان‌دهنده فرکانس 400 هرتز / 1 T هستند. تلفات واقعی به چگالی شار، فرکانس و درجه بستگی دارد - همیشه با برگه داده لایه‌بندی نقطه عملیاتی خود تأیید کنید.

3. چگونه از دست دادن آهن بر راندمان موتور و فضای سر حرارتی تأثیر می گذارد

از دست دادن آهن به طور مستقیم به تولید گرمای موتور می افزاید. در موتورهای فشرده با جرم و سطح حرارتی محدود، تلفات آهن اضافی دمای سیم پیچ را افزایش می دهد، پیری عایق را تسریع می کند و ممکن است قبل از رسیدن به گشتاور نامی باعث کاهش حرارتی شود.

یک هسته سروو موتور 60 واتی با لایه های 0.35 میلی متری را در نظر بگیرید که 8 وات اتلاف آهن را در سرعت کار خود ایجاد می کند. تغییر به لایه‌های 0.20 میلی‌متری آن را به تقریباً 2.5 وات کاهش می‌دهد - صرفه‌جویی 5.5 وات. در موتوری با این اندازه، این تفاوت:

• دمای سیم پیچ حالت پایدار را به میزان تخمینی کاهش می دهد15-25 درجه(بسته به مقاومت حرارتی)
• تقریباً اجازه می دهدگشتاور پیوسته 8 تا 12 درصد بیشترقبل از حد حرارتی
• با کاهش تنش چرخه حرارتی روی سیم‌پیچ‌ها و آهن‌رباها، عمر موتور را افزایش می‌دهد

برایآهنرباهای NdFeBدمای عملیاتی پایین‌تر همچنین به معنای حاشیه ایمنی بهتر در برابر مغناطیس زدایی غیرقابل برگشت است - در هنگام تعیین درجه‌هایی مانند N42H یا N45SH که دارای اجبار متوسط ​​هستند، یک مورد مهم است.

4. تعامل بین ضخامت لمینیت و درجه آهنربا

انتخاب فولاد سیلیکونی وانتخاب درجه آهنربا تصمیمات مستقلی نیستند. آنها از طریق نقطه کار روی منحنی BH آهنربا و از طریق مدیریت گرما برهم کنش دارند:

• ورقه های ضخیم تر ← تلفات آهن بیشتر ← دمای عملیاتی بالاتر ← آهنرباها به H بالاتر نیاز دارند_cj(نیروی اجباری) برای جلوگیری از مغناطیس زدایی. این معمولاً به معنای تعیین درجه پسوند H یا SH به جای N استاندارد است.
• لایه‌های نازک‌تر ← کاهش اتلاف آهن ← دمای پایین‌تر ← نمرات آهنربا پسوند استاندارد N یا M ممکن است کافی باشد، کاهش هزینه آهنربا.

به همین دلیل است که HIMAGNET لمینیت و انتخاب آهنربا را با هم به عنوان بخشی از بررسی طراحی موتور ارزیابی می کند - بهینه سازی هر دو به طور مستقل اغلب منجر به آهنرباهای بیش از حد مشخص می شود که اتلاف آهن قابل اجتناب را جبران می کنند.

5. مهر زنی دقیق و هندسه شکاف در گیج های نازک

لمینیت های نازک تر نه تنها یک مسئله مواد هستند - آنها به دقت مهر زنی دقیق تری نیاز دارند. در 0.20 میلی متر، ارتفاع سوراخ باید کمتر از 0.015 میلی متر کنترل شود تا از انباشته شدن محکم اطمینان حاصل شود و از شلوارک های بین لایه ای که افزایش راندمان را خنثی می کند اجتناب شود.

الزامات اصلی ساخت لمینیت های نازک:

• مهر زنی پیشروندهبا ابزار دقیق برای حفظ تلورانس های هندسی شکاف
• لبه های بدون سوراخ: با فاصله قالب (معمولاً 3-5٪ ضخامت مواد) و برنامه نگهداری ابزار کنترل می شود
• ضریب انباشته شدن بزرگتر یا مساوی 0.97: با اندازه گیری ارتفاع پشته فشرده در برابر ارتفاع جامد نظری تأیید می شود
• پوشش عایق: پوشش معدنی درجه C-5 یا C-6 برای موتورهای با دمای بالای 150 درجه

قابلیت مهر زنی داخلی HIMAGNET ضخامت های لمینیت از 0.20 میلی متر تا 0.50 میلی متر را با هندسه شکاف تا 0.8 میلی متر عرض پل را پوشش می دهد - مطابق با الزامات موتورهای کوچک با تعداد قطب بالا مورد استفاده در کاربردهای روباتیک و پهپادها.

6. راهنمای انتخاب: تطبیق ضخامت لمینیت با موتور شما

هنگامی که فرکانس الکتریکی از 400 هرتز فراتر رود، لایه‌بندی‌های 0.20 میلی‌متری به خط پایه عملی تبدیل می‌شوند. زیر 200 هرتز، 0.35 میلی متر مقرون به صرفه است و از نظر مکانیکی آسان تر است.

7. چک لیست تدارکات لمینیت های فولادی سیلیکونی

هنگام تهیه لمینیت برای توسعه موتورهای کوچک، موارد زیر را با تامین کننده خود بررسی کنید:

• ☐ اتلاف آهن وات بر کیلوگرم را در فرکانس کاری و چگالی شار واقعی خود تأیید کنید (نه فقط مقدار استاندارد صفحه داده 50 هرتز / 1.5 T)
• ☐ درخواست گزارش اندازه گیری فاکتور انباشته (هدف بزرگتر یا مساوی 0.97 برای 0.20-0.27 میلی متر)
• ☐ درجه پوشش عایق را مشخص کنید (C-5 برای موتورهای استاندارد، C-6 برای دمای بالا)
• ☐ تحمل ارتفاع سوراخ را تأیید کنید (کمتر یا مساوی 0.015 میلی متر برای مواد 0.20 میلی متر)
• ☐ قبل از متعهد شدن به تولید ابزار، یک پشته نمونه برای بازرسی ابعادی درخواست کنید
• ☐ انتخاب ورقه ورقه را با بررسی درجه آهنربای خود تراز کنید - لمینیت های نازک ممکن است باعث کاهش آهنربای H شود_cjپسوند

HIMAGNET بسته‌های لمینیت و آهنربا را برای توسعه موتورهای کوچک، با پشتیبانی مهندسی برای انتخاب درجه، مدل‌سازی حرارتی و اعتبارسنجی نمونه اولیه، فراهم می‌کند.با تیم ما تماس بگیریدبرای بحث در مورد مشخصات موتور خود