przemysł produkcji silników: im cieńszy materiał rdzenia silnika, tym lepiej?
Pierwszą rzeczą, którą należy wyjaśnić, jest to, że żaden pojedynczy materiał nie jest optymalny (a nawet użyteczny) dla każdego zastosowania i należy dokonać kompromisu między kosztem, wagą, rozmiarem i innymi czynnikami. Dodatkowo proces laminowania po wyprodukowaniu ma duży wpływ na wydajność projektowanego rdzenia. Kryteria wyboru materiału obejmują koszt, przepuszczalność, straty elektromagnetyczne i gęstość strumienia nasycenia. Przepuszczalność i straty rdzenia zmieniają się wraz z częstotliwością odwrócenia strumienia (w hercach) i gęstością strumienia, aw niektórych zastosowaniach ważny staje się kształt krzywej histerezy. Każdy dostępny materiał jest zoptymalizowany pod kątem co najmniej jednej z tych właściwości i mniej niż doskonały w innych.
Przy wyborze odpowiedniej stali na silnik należy wziąć pod uwagę kilka czynników.
Obecnie najczęściej stosowanym materiałem na rdzenie silników jest walcowana na zimno stal laminowana, która jest najtańszym materiałem do zastosowań objętościowych, a łatwość tłoczenia i niskie zużycie narzędzi pomagają obniżyć koszty gotowej laminacji. W zastosowaniach, w których dopuszczalne są wyższe straty w rdzeniu (nabiegunniki prądu stałego, niski cykl pracy itp.) i niski koszt wyposażenia końcowego, należy rozważyć stal węglową, chociaż oczywiście właściwości magnetyczne i mechaniczne tego materiału są bardziej decydującymi czynnikami. Im cieńszy materiał, tym mniejsze straty prądów wirowych wysokiej częstotliwości i wyższa sprawność silnika. To z kolei oznacza mniejsze zużycie energii, a co za tym idzie większy zasięg transmisji przy tym samym poziomie mocy. Zgodnie z poniższą formułą mocy, najlepsza grubość materiału jest tak cienka, jak to możliwe.
Cieńsze arkusze, dłuższe czasy produkcji i zmniejszona przepustowość
Na przykładzie silnika o zewnętrznej średnicy stojana 250 mm i wysokości stosu 120 mm, im cieńsza jest blacha, tym więcej laminacji jest wymagane, aby osiągnąć pożądaną wysokość całkowitą. Prędkość tłoczenia waha się od 220 uderzeń/min (dla blachy o grubości 0,25 mm) do 250 uderzeń/min (dla 0,35 mm) w zależności od grubości arkusza. Biorąc pod uwagę złom, przestoje i dostępność systemu, przepustowość będzie wynosić od 32 stosów (0,35 mm) do 19 stosów (0,25 mm) na godzinę, co oznacza 1-krotny wzrost czasu wykrawania.
Rozważ maksymalizację wydajności, ale nie niezależność od aplikacji
Silne silniki elektryczne można wytwarzać z dużej liczby gatunków stali, a przy wyborze silnika napędowego do pracy wyłącznie na prądzie podstawowym pytaniem jest, ile można zaoszczędzić, używając wyższej jakości, cieńszej, a przez to droższej stali elektrotechnicznej. Nawet stosunkowo niewielka różnica w wydajności może wpłynąć na zasięg akumulatora, a tym samym na wymaganą (bardzo kosztowną) pojemność akumulatora.
Krzywa osiągów jest mniej wymagająca, jeśli maszyna elektryczna jest używana tylko do wspomagania silnika spalinowego w pojeździe z łagodną hybrydą lub jeśli pojazd ma być obsługiwany wyłącznie elektrycznie na krótkich lub średnich dystansach (jak w przypadku hybrydy lub hybrydy typu plug-in pojazd). Oprócz materiału oszczędzającego silnik, wymagana pojemność akumulatora jest również znacznie zmniejszona, dlatego warto zmniejszyć sprawność silnika w zakresie grubości od 0,3 do 0,35 mm.
Ponadto niezwykle cienka stal rdzenia może poprawić sprawność silników szybkoobrotowych, zwłaszcza stojana, ale w wirniku często konieczne jest uzyskanie bardzo wysokiej wytrzymałości, a nie cieńszej grubości, specjalne procesy łączenia, takie jak klejenie całej powierzchni Razem konstrukcja wirnika ma również pozytywny wpływ na wydajność.
na zakończenie
Cienki nie zawsze jest lepszy, użycie rdzenia stalowego musi być postrzegane bardzo odmiennie z ogólnego punktu widzenia skrawalności, kosztów, obszarów zastosowania, sprawności i innych czynników technicznych konstrukcji silnika, przy czym wiele warunków wyraźnie wskazuje, że istnieje o różnych grubościach stali.
Sposób doboru materiału użytego do wykonania wirnika lub stojana ma fundamentalny i dalekosiężny wpływ na konstrukcję silnika, przy czym materiał rdzenia wpływa na takie cechy, jak moc, przyrost ciepła, waga i koszt (termin „silnik” jest tutaj używany luźno w tym generatory, tachometry, przeliczniki, alternatory itp.). Niewiele szkół inżynierskich poświęca czas na zagłębienie się w ten wybór materiałów, a ponieważ różne materiały pochodzą od wielu dostawców, znalezienie ich przeglądu w jednym miejscu może być trudne.
