Какви са материалите, използвани за ламинациите в статора и ротора на двигателя?

Theроторна DC мотор се състои от ламинирано парче електрическа стомана. Когато роторът се върти в магнитното поле на двигателя, той генерира напрежение в бобината, което генерира вихрови токове, които са вид магнитна загуба, а загубата на вихров ток води до загуба на мощност. Няколко фактора влияят върху ефекта на вихровите токове върху загубите на мощност, като например електромагнитното поле, дебелината на магнитния материал и плътността на магнитния поток. Устойчивостта на материала на тока влияе върху начина, по който се генерират вихрови токове, например, когато материалът е твърде дебел, площта на напречното сечение се увеличава, което води до загуби от вихрови токове. Необходими са по-тънки материали, за да се намали до минимум площта на напречното сечение. За да направят материала по-тънък, производителите използват няколко тънки листа, наречени ламинации, за да оформят сърцевината на арматурата и за разлика от по-дебелите листове, по-тънките листове произвеждат по-голямо съпротивление, което води до по-малко вихрови токове.

Изборът на материал, използван за ламиниране на мотори, е едно от най-важните съображения в процеса на проектиране на мотори и поради тяхната гъвкавост, някои от най-популярните избори са студено валцована ламинирана стомана и силиконова стомана. Стоманите с високо съдържание на силиций (2-5,5 тегл.% силиций) и тънките пластини (0,2-0,65 mm) са меки магнитни материали за статори и ротори на двигатели. Добавянето на силиций към желязото води до по-ниска коерцитивност и по-високо съпротивление, а намаляването на дебелината на тънката пластина води до по-ниски загуби от вихрови токове.
Студено валцуваната ламинирана стомана е един от най-евтините материали в масовото производство и е една от най-популярните сплави. Материалът е лесен за щамповане и води до по-малко износване на инструмента за щамповане в сравнение с други материали. Производителите на мотори отгряват ламинираната стомана на мотора с оксиден филм, който увеличава устойчивостта на междинния слой, което я прави сравнима със стоманите с ниско съдържание на силиций. Разликата между моторна ламинирана стомана и студено валцована стомана е в състава на стоманата и подобренията в обработката (като отгряване).
Силиконовата стомана, известна още като електротехническа стомана, е нисковъглеродна стомана с добавено малко количество силиций, за да се намалят загубите от вихрови токове в сърцевината. Силиконът защитава ядрата на статора и трансформатора и намалява хистерезиса на материала, времето между първоначалното генериране на магнитното поле и пълното му генериране. Веднъж студено валцуван и правилно ориентиран, материалът е готов за ламиниране. Обикновено ламинатите от силиконова стомана са изолирани от двете страни и са подредени един върху друг, за да се намалят вихровите токове, а добавянето на силиций към сплавта оказва значително влияние върху живота на инструментите за щамповане и матриците.
Силиконовата стомана се предлага в различни дебелини и степени, като оптималният тип зависи от допустимата загуба на желязо във ватове на килограм. Всеки клас и дебелина засяга повърхностната изолация на сплавта, живота на инструмента за щамповане и живота на матрицата. Подобно на студено валцуваната моторна ламинирана стомана, отгряването спомага за укрепването на силиконовата стомана, а процесът на отгряване след щамповане елиминира излишния въглерод, като по този начин намалява напрежението. В зависимост от вида на използваната силициева стомана е необходима допълнителна обработка на компонента за допълнително облекчаване на напрежението.
Процесът на производство на студено валцована стомана добавя значителни предимства към суровината. Производството на студено валцоване се извършва при или малко над стайна температура, в резултат на което стоманените зърна остават удължени в посоката на валцоване. Високото налягане, приложено върху материала по време на производствения процес, третира присъщите изисквания за твърдост на студената стомана, което води до гладка повърхност и по-прецизни и постоянни размери. Процесът на студено валцуване също причинява това, което е известно като "закаляване на деформация", което може да увеличи твърдостта с до 20% в сравнение с невалцуваната стомана в степени, наречени напълно твърда, полутвърда, четвърт твърда и повърхностно валцована. Валцуването се предлага в различни форми, включително кръгли, квадратни и плоски, и в различни степени, за да отговарят на широк диапазон от изисквания за якост, интензивност и пластичност, а ниската му цена продължава да го прави гръбнакът на цялото производство на ламинирани изделия.
Theротористаторв един двигател са направени от стотици ламинирани и съединени тънки листове от електрическа стомана, които намаляват загубите от вихрови токове и повишават ефективността, като и двете са покрити с изолация от двете страни за ламиниране на стоманата и прекъсване на вихровите токове между слоевете в приложението на двигателя . Обикновено електротехническата стомана е занитена или заварена, за да се осигури механичната якост на ламината. Повредата на изолационното покритие от процеса на заваряване може да доведе до намаляване на магнитните свойства, промени в микроструктурата и въвеждане на остатъчни напрежения, което прави голямо предизвикателство да се постигне компромис между механичната якост и магнитните свойства.


Време на публикуване: 28 декември 2021 г