อุตสาหกรรมการผลิตมอเตอร์: วัสดุแกนมอเตอร์ที่บางลงยิ่งดี?
สิ่งแรกที่ต้องชัดเจนคือไม่มีวัสดุใดที่เหมาะสมที่สุด (หรือแม้แต่ใช้งานได้) สำหรับทุกการใช้งาน และต้องมีการแลกเปลี่ยนระหว่างต้นทุน น้ำหนัก ขนาด และปัจจัยอื่นๆ นอกจากนี้ กระบวนการเคลือบหลังการแปรรูปมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของแกนที่ออกแบบ เกณฑ์ในการเลือกวัสดุประกอบด้วยต้นทุน การซึมผ่าน การสูญเสียทางแม่เหล็กไฟฟ้า และความหนาแน่นของฟลักซ์อิ่มตัว การซึมผ่านและการสูญเสียแกนจะแตกต่างกันไปตามความถี่การพลิกกลับของฟลักซ์ (ในเฮิรตซ์) และความหนาแน่นของฟลักซ์ และในบางการใช้งาน รูปร่างของเส้นโค้งฮิสเทรีซิสจะมีความสำคัญ ทุกวัสดุที่มีอยู่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับคุณสมบัติเหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งอย่าง และไม่สมบูรณ์แบบในคุณสมบัติอื่นๆ
ต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการในการเลือกเหล็กที่เหมาะสมสำหรับมอเตอร์
ปัจจุบัน วัสดุที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับแกนมอเตอร์คือเหล็กเคลือบรีดเย็น ซึ่งเป็นวัสดุต้นทุนต่ำที่สุดสำหรับการใช้งานในปริมาณมาก และง่ายต่อการปั๊มและการสึกหรอของเครื่องมือต่ำช่วยลดต้นทุนของการเคลือบสำเร็จรูป ในการใช้งานที่ยอมรับการสูญเสียแกนกลางที่สูงขึ้น (ชิ้นขั้ว DC รอบการทำงานต่ำ ฯลฯ) และอุปกรณ์ปลายต้นทุนต่ำเป็นที่ยอมรับ เหล็กกล้าคาร์บอนควรได้รับการพิจารณา แม้ว่าคุณสมบัติทางแม่เหล็กและทางกลของวัสดุนี้เป็นปัจจัยชี้ขาดมากกว่า วัสดุยิ่งบางลง การสูญเสียกระแสไหลวนความถี่สูงก็จะยิ่งต่ำลง และประสิทธิภาพของมอเตอร์ก็จะสูงขึ้น ซึ่งหมายถึงการสิ้นเปลืองพลังงานน้อยลง และทำให้ช่วงระยะการส่งข้อมูลสูงขึ้นที่ระดับความจุพลังงานเดียวกัน ตามสูตรกำลังไฟฟ้าด้านล่าง ความหนาของวัสดุที่ดีที่สุดจะบางที่สุด
แผ่นทินเนอร์ เวลาในการผลิตนานขึ้น และปริมาณงานลดลง
จากตัวอย่างมอเตอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสเตเตอร์ 250 มม. และความสูงของปึก 120 มม. ยิ่งความหนาของแผ่นยิ่งบางลง ยิ่งต้องใช้การเคลือบมากขึ้นเพื่อให้ได้ความสูงโดยรวมตามที่ต้องการ ความเร็วในการปั๊มแตกต่างกันไประหว่าง 220 จังหวะ/นาที (สำหรับแผ่นหนา 0.25 มม.) และ 250 จังหวะ/นาที (สำหรับ 0.35 มม.) ขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่น โดยพิจารณาจากของเสีย เวลาหยุดทำงาน และความพร้อมใช้งานของระบบ ปริมาณงานจะอยู่ระหว่าง 32 กอง (0.35 มม.) และ 19 กอง (0.25 มม.) ต่อชั่วโมง ซึ่งหมายความว่าเวลาเจาะเพิ่มขึ้น 1.7- เท่า
พิจารณาการเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดแต่ไม่ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน
มอเตอร์ไฟฟ้าที่แข็งแรงสามารถผลิตได้โดยใช้เหล็กเกรดต่างๆ จำนวนมาก และเมื่อเลือกมอเตอร์ขับเคลื่อนสำหรับการทำงานด้วยไฟฟ้าล้วน คำถามหลักคือคุณจะประหยัดเงินได้มากเพียงใดโดยใช้เหล็กกล้าคุณภาพสูง ทินเนอร์ และมีราคาแพงกว่า แม้แต่ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อยก็อาจส่งผลต่อช่วงของแบตเตอรี่และทำให้ความจุของแบตเตอรี่ที่ต้องการ (แพงมาก)
เส้นโค้งประสิทธิภาพมีความต้องการน้อยกว่าหากใช้เครื่องจักรไฟฟ้าเพื่อรองรับเครื่องยนต์สันดาปในรถยนต์ไฮบริดรุ่นอ่อนเท่านั้น หรือหากรถยนต์มีจุดประสงค์ให้ใช้งานด้วยไฟฟ้าล้วนๆ ในระยะทางสั้นหรือปานกลาง (เช่นเดียวกับในไฮบริดหรือปลั๊กอินไฮบริด ยานพาหนะ). นอกจากวัสดุที่ช่วยประหยัดเครื่องยนต์แล้ว ความจุของแบตเตอรี่ที่ต้องการก็ลดลงอย่างมากด้วย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงควรลดประสิทธิภาพของมอเตอร์ในช่วงความหนา 0.3 ถึง 0.35 มม.
นอกจากนี้ แกนเหล็กที่บางมากสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์ความเร็วสูงได้ โดยเฉพาะสเตเตอร์ แต่ในโรเตอร์ มักจำเป็นต้องมีความแข็งแรงสูงมาก แทนที่จะใช้ความหนาบางลง กระบวนการเชื่อมแบบพิเศษ เช่น การยึดติดแบบเต็มพื้นผิว การออกแบบโรเตอร์ยังส่งผลดีต่อประสิทธิภาพอีกด้วย
สรุปแล้ว
ความบางไม่ได้ดีเสมอไป การใช้แกนเหล็กต้องมองให้แตกต่างอย่างมากจากมุมมองโดยรวมของความสามารถในการแปรรูป ต้นทุน พื้นที่ใช้งาน ประสิทธิภาพ และปัจจัยทางเทคนิคอื่นๆ ของการออกแบบมอเตอร์ โดยมีเงื่อนไขหลายประการที่บ่งชี้ชัดเจนว่ามีการอำนวยความสะดวกในการใช้งาน ของเหล็กที่มีความหนาต่างกัน
วิธีการเลือกวัสดุที่ใช้เคลือบโรเตอร์หรือสเตเตอร์มีผลกระทบพื้นฐานและกว้างขวางต่อการออกแบบมอเตอร์ โดยวัสดุหลักที่ส่งผลต่อลักษณะเฉพาะ เช่น เอาต์พุต การเพิ่มความร้อน น้ำหนัก และต้นทุน (คำว่า "มอเตอร์" ถูกใช้อย่างหลวมๆ ในที่นี้ ซึ่งรวมถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องวัดความเร็วรอบ เครื่องแก้ไข เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ฯลฯ) โรงเรียนวิศวกรรมไม่กี่แห่งใช้เวลาในการเจาะลึกการเลือกวัสดุนี้ และเนื่องจากวัสดุต่างๆ มาจากซัพพลายเออร์หลายราย จึงเป็นเรื่องยากที่จะหาภาพรวมของวัสดุทั้งหมดได้ในที่เดียว
