Da li je materijal gvozdene jezgre motora što je moguće tanji?

GNEE čelična hladno valjana jezgra od električnog čelika

Kako odabrati materijal koji se koristi u laminatu rotora ili statora ima fundamentalan i dalekosežan utjecaj na dizajn motora, a materijal željeznog jezgra utječe na izlaznu snagu, toplinsko podizanje, težinu i karakteristike troškova motora.

Prva stvar koju treba biti jasna je da nijedan materijal nije optimalan za svaku primjenu i da se mora napraviti kompromis između cijene, težine, veličine i drugih faktora. Osim toga, proces laminacije nakon proizvodnje ima veliki utjecaj na performanse dizajniranog željeznog jezgra. Kriteriji za odabir materijala uključuju cijenu, propusnost, elektromagnetne gubitke i gustinu fluksa zasićenja. Permeabilnost i gubitak jezgre variraju sa frekvencijom preokretanja fluksa (u hercima) i gustinom fluksa, a u nekim aplikacijama oblik krivulje histereze postaje važan. Svaki raspoloživi materijal optimiziran je za jedno ili više ovih svojstava i manje nego savršen za druge.

Trenutno, najčešće korišteni materijal za motorno željezno jezgro je hladno valjani laminirani čelik, koji je najjeftiniji materijal za serijske primjene, a lako štancanje i nisko trošenje alata pomažu u smanjenju troškova gotove laminacije. U aplikacijama gdje su visoki gubici u jezgri (DC polovi, nizak radni ciklus, itd.) i jeftina krajnja oprema prihvatljivi,ugljenični čeliktreba uzeti u obzir, naravno, magnetska i mehanička svojstva ovog materijala su jedan od odlučujućih faktora. Što je materijal tanji, to je manji gubitak visokofrekventne vrtložne struje, a efikasnost motora je poboljšana. To zauzvrat znači manju potrošnju energije, a time i duži raspon udaljenosti prijenosa na istom nivou kapaciteta snage.

Silicijum čelik orijentisan na zrno u energetskom transformatoru

List je tanji, vrijeme proizvodnje je duže, a produktivnost je smanjena. U slučaju motora sa vanjskim promjerom statora od 250 mm i visinom laminacije od 120 mm, što je debljina lima tanja, potrebno je više slojeva za postizanje željene ukupne visine. Brzina štancanja varira između 220 poteza/min (za 0.25 mm debele listove) i 250 poteza/min (za limove debljine 0,35 mm), u zavisnosti od debljine lima. Uzimajući u obzir otpad, vrijeme zastoja i dostupnost sistema, proizvodnja će biti između 32 gomile (0,35 mm) i 19 gomila (0,25 mm) na sat, što predstavlja 1,7 puta povećanje vremena štancanja.

Uzmite u obzir maksimalnu efikasnost, ali ne neovisnu o primjeni. Jaki elektromotori se mogu proizvoditi sa velikim brojem vrsta čelika, a pri odabiru pogonskog motora koji radi isključivo na električni pogon, primarno je pitanje koliko se može uštedjeti korištenjem kvalitetnijeg, tanjeg, a time i skupljegelektrični čelik. Čak i relativno mala razlika u efikasnosti može uticati na domet baterije, a samim tim i na količinu potrebnog kapaciteta baterije. Ako se motor koristi samo za podršku motora s unutrašnjim sagorijevanjem u blagom hibridnom vozilu, ili ako je vozilo namijenjeno da radi isključivo na električni pogon na kratkim ili srednjim udaljenostima (kao što je u hibridnom ili plug-in hibridnom vozilu), zahtjevi za kriva performansi je niža. Pored uštede materijala motora, uveliko je smanjen i potreban kapacitet baterije, zbog čega ima smisla smanjiti efikasnost motora u rasponu debljina od 0.3 do 0.35 mm. Osim toga, izuzetno tanak čelik sa željeznim jezgrom može poboljšati efikasnost motora velike brzine, posebno efikasnost statora, ali u rotoru je često potrebno postići vrlo veliku čvrstoću, a ne tanju debljinu, a posebni procesi spajanja, kao što je kao vezivanje svih površina, dizajn rotora takođe ima pozitivan uticaj na efikasnost.

Hladno valjana silikonska čelična jezgra

Iz ukupne perspektive, tanji nije bolji. Kada razmatramo obradivost, troškove, područja primjene, efikasnost i druge tehničke faktore u dizajnu motora, moramo sagledati upotrebu čelika s gvozdenim jezgrom na sasvim drugačiji način.