роторДвигатель постоянного тока состоит из ламинированного куска электротехнической стали. Когда ротор вращается в магнитном поле двигателя, он генерирует напряжение в катушке, которое генерирует вихревые токи, которые являются разновидностью магнитных потерь, а потеря вихревых токов приводит к потере мощности. На влияние вихревых токов на потери мощности влияют несколько факторов, таких как электромагнитное поле, толщина магнитного материала и плотность магнитного потока. Сопротивление материала току влияет на возникновение вихревых токов, например, когда материал слишком толстый, площадь поперечного сечения увеличивается, что приводит к потерям на вихревые токи. Для минимизации площади поперечного сечения необходимы более тонкие материалы. Чтобы сделать материал тоньше, производители используют несколько тонких листов, называемых пластинами, для формирования сердечника якоря, и в отличие от более толстых листов, более тонкие листы создают более высокое сопротивление, что приводит к меньшему вихревому току.
Выбор материала, используемого для ламинирования двигателя, является одним из наиболее важных вопросов в процессе проектирования двигателя, и из-за их универсальности наиболее популярными вариантами являются холоднокатаная ламинированная сталь для двигателей и кремниевая сталь. Стали с высоким содержанием кремния (2-5,5 мас.% кремния) и тонколистовые (0,2-0,65 мм) стали являются магнитомягкими материалами для статоров и роторов двигателей. Добавление кремния к железу приводит к снижению коэрцитивной силы и повышению удельного сопротивления, а уменьшение толщины тонкой пластины приводит к меньшим потерям на вихревые токи.
Холоднокатаная ламинированная сталь является одним из самых дешевых материалов в массовом производстве и одним из самых популярных сплавов. Этот материал легко штамповать, и он вызывает меньший износ штамповочного инструмента, чем другие материалы. Производители двигателей отжигают ламинированную моторную сталь с оксидной пленкой, которая увеличивает межслойное сопротивление, что делает ее сравнимой со сталями с низким содержанием кремния. Разница между моторной ламинированной сталью и холоднокатаной сталью заключается в составе стали и усовершенствованиях обработки (например, отжиге).
Кремниевая сталь, также известная как электротехническая сталь, представляет собой низкоуглеродистую сталь с небольшим количеством кремния, добавленного для уменьшения потерь на вихревые токи в сердечнике. Кремний защищает сердечники статора и трансформатора и уменьшает гистерезис материала, время между первоначальной генерацией магнитного поля и его полной генерацией. После холодной прокатки и правильной ориентации материал готов к ламинированию. Обычно ламинаты из кремнистой стали изолируются с обеих сторон и укладываются друг на друга, чтобы уменьшить вихревые токи, а добавление кремния в сплав оказывает значительное влияние на срок службы штамповочных инструментов и штампов.
Кремниевая сталь доступна различной толщины и марок, оптимальный тип зависит от допустимых потерь в железе в ваттах на килограмм. Каждая марка и толщина влияют на изоляцию поверхности сплава, срок службы штамповочного инструмента и штампа. Как и в случае с холоднокатаной ламинированной автомобильной сталью, отжиг помогает укрепить кремниевую сталь, а процесс отжига после штамповки удаляет избыток углерода, тем самым снижая напряжение. В зависимости от типа используемой кремнистой стали требуется дополнительная обработка детали для дальнейшего снятия напряжений.
Процесс производства холоднокатаной стали придает сырью значительные преимущества. Производство холоднокатаной прокатки осуществляется при комнатной температуре или немного выше, в результате чего зерна стали остаются вытянутыми в направлении прокатки. Высокое давление, прикладываемое к материалу во время производственного процесса, соответствует требованиям жесткости, присущим холодной стали, что приводит к гладкой поверхности и более точным и постоянным размерам. Процесс холодной прокатки также вызывает так называемое «деформационное упрочнение», которое может увеличить твердость до 20% по сравнению с непрокатной сталью таких марок, как полностью твердая, полутвердая, четвертьтвердая и поверхностно прокатанная. Прокат доступен в различных формах, включая круглую, квадратную и плоскую, а также в различных сортах для удовлетворения широкого спектра требований к прочности, интенсивности и пластичности, а его низкая стоимость по-прежнему делает его основой всего производства ламината.
ротористаторв двигателе изготовлены из сотен ламинированных и соединенных тонких листов электротехнической стали, которые уменьшают потери на вихревые токи и повышают эффективность, и оба покрыты изоляцией с обеих сторон, чтобы ламинировать сталь и отсекать вихревые токи между слоями в двигателе. . Обычно электротехническую сталь клепают или сваривают, чтобы обеспечить механическую прочность ламината. Повреждение изоляционного покрытия в процессе сварки может привести к снижению магнитных свойств, изменению микроструктуры и появлению остаточных напряжений, что затрудняет поиск компромисса между механической прочностью и магнитными свойствами.
Время публикации: 28 декабря 2021 г.