基本的な鉄摂取量に影響を与える要因
問題を分析するには、まず理解を助けるいくつかの基本理論を知る必要があります。まず、2つの概念を理解する必要があります。1つは交流磁化で、簡単に言えば、変圧器の鉄心とモーターの固定子または回転子の歯に発生します。もう1つは回転磁化特性で、モーターの固定子または回転子ヨークによって生成されます。上記の解法に従って、2つの点から始めて、異なる特性に基づいてモーターの鉄損を計算する記事は数多くあります。実験により、シリコン鋼板は2つの特性の磁化下で以下の現象を示すことが示されています。
磁束密度が1.7テスラ未満の場合は、回転磁化によるヒステリシス損失が交番磁化によるヒステリシス損失よりも大きくなります。1.7テスラを超える場合は、その逆になります。モーターヨークの磁束密度は通常1.0～1.5テスラの範囲にあり、回転磁化ヒステリシス損失は交番磁化ヒステリシス損失よりも約45～65%大きくなります。
もちろん、上記の結論も使用されていますが、私は実際に個人的に検証したわけではありません。また、鉄心内の磁場が変化すると、鉄心に電流が誘導され、これを渦電流と呼び、それによって引き起こされる損失を渦電流損と呼びます。渦電流損を低減するために、モーターの鉄心は通常、ブロック全体にすることはできず、絶縁鋼板を軸方向に積み重ねて渦電流の流れを妨げます。鉄消費量の具体的な計算式はここでは面倒ではありません。百度の鉄消費量計算の基本的な公式と意義は非常に明確です。以下は、私たちの鉄消費量に影響を与えるいくつかの重要な要素の分析です。これにより、誰もが実際のエンジニアリングアプリケーションで問題を前後に推測することができます。
上記の議論を踏まえ、プレス加工はなぜ鉄の消費量に影響を与えるのでしょうか？ パンチング加工の特性は、主にパンチングマシンの形状に依存し、様々な種類の穴や溝のニーズに応じて対応するせん断モードと応力レベルを決定し、積層周縁の浅い応力領域の状態を確保します。深さと形状の関係により、鋭角の影響を受けることが多く、高い応力レベルは、特に積層範囲内の比較的長いせん断縁において、浅い応力領域で顕著な鉄損を引き起こす可能性があります。具体的には、主に胞状領域で発生し、実際の研究プロセスにおいてしばしば研究の焦点となります。低鉄損シリコン鋼板は、多くの場合、より大きな結晶粒径によって決まります。衝撃は、鋼板の下端に合成バリや引き裂きせん断を引き起こす可能性があり、衝撃角度はバリのサイズや変形領域に大きな影響を与える可能性があります。高応力領域がエッジ変形領域に沿って材料内部まで広がると、これらの領域の結晶粒構造は必然的にそれに応じた変化を起こし、ねじれや破断が生じ、境界が引き裂き方向に沿って極端に伸長する。このとき、応力領域におけるせん断方向の結晶粒界密度は必然的に増加し、領域内の鉄損もそれに応じて増加する。したがって、この時点で、応力領域内の材料は、衝突エッジに沿った通常の積層構造の上に重なる高損失材料とみなすことができる。このようにして、エッジ材料の実際の定数を決定し、鉄損モデルを用いて衝突エッジの実際の損失をさらに決定することができる。
1.焼鈍処理による鉄損への影響
鉄損の影響条件は主に珪素鋼板に存在し、機械的応力と熱応力は珪素鋼板の実特性に変化をもたらします。機械的応力が加わると鉄損も変化します。同時に、モータ内部の温度が継続的に上昇すると、鉄損問題の発生が促進されます。効果的な焼鈍処理を施して機械的応力を除去することは、モータ内部の鉄損低減に効果的です。
2.製造工程における過剰な損失の理由
モーターの主要磁性材料であるシリコン鋼板は、設計要件への適合性によりモーターの性能に大きな影響を与えます。さらに、同じグレードのシリコン鋼板でも、メーカーによって性能が異なる場合があります。材料を選定する際には、優れたシリコン鋼板メーカーの材料を選択するよう努めるべきです。以下は、これまでに鉄消費量に影響を与えた主な要因です。
珪素鋼板が絶縁されていないか、適切な処理が施されていない。この種の問題は珪素鋼板の試験工程で検出される可能性があるが、すべてのモーターメーカーがこの試験項目を備えているわけではなく、モーターメーカー自身もこの問題を十分に認識していないことが多い。
シート間の絶縁損傷、またはシート間の短絡。この種の問題は、鉄心の製造工程で発生します。鉄心の積層時の圧力が高すぎると、シート間の絶縁が損傷します。または、打ち抜き後のバリが大きすぎる場合は、研磨で除去できますが、打ち抜き面の絶縁に重大な損傷をもたらします。鉄心の積層が完了した後、溝が滑らかでないため、やすり掛け法が使用されます。または、ステータボアの不均一性、ステータボアと機械シートリップの非同心性などの要因により、旋削を使用して修正する場合があります。これらのモーター製造および加工プロセスの従来の使用は、実際にはモーターの性能、特に鉄損に大きな影響を与えます。
焼却や通電加熱などの方法で巻線を分解すると、鉄心が過熱し、磁気伝導性が低下し、シート間の絶縁が損傷する可能性があります。この問題は主に、製造・加工工程における巻線とモーターの修理時に発生します。
スタッキング溶接やその他のプロセスにより、スタック間の絶縁体が損傷し、渦電流損失が増加する可能性もあります。
鉄心の重量不足と板間の圧縮不足。最終的には鉄心の重量不足となり、最も直接的な影響としては電流が許容値を超えることがあり、鉄損が規格値を超える場合もあります。
珪素鋼板のコーティングが厚すぎると、磁気回路が飽和しすぎます。このとき、無負荷電流と電圧の関係曲線は大きく曲がります。これは、珪素鋼板の製造・加工プロセスにおける重要な要素でもあります。
鉄心の製造および加工中に、シリコン鋼板の打ち抜きおよびせん断面の取り付け部分の結晶配向が損傷し、同じ磁気誘導下での鉄損の増加につながる可能性があります。可変周波数モーターの場合、高調波によって引き起こされる追加の鉄損も考慮する必要があります。これは、設計プロセスで総合的に考慮する必要がある要素です。
上記の要因に加えて、モータ鉄損の設計値は、実際の鉄心の製造・加工に基づいて決定する必要があり、理論値が実際の値と一致するようにあらゆる努力を払う必要があります。一般的な材料サプライヤーが提供する特性曲線は、エプスタイン方形コイル法を用いて測定されていますが、モータ内の各部品の磁化方向はそれぞれ異なり、この特殊な回転鉄損は現時点では考慮されていません。そのため、計算値と測定値の間には、程度の差はあるものの、不一致が生じる可能性があります。
エンジニアリング設計における鉄損低減方法
エンジニアリングにおいて鉄の消費量を削減する方法は数多くありますが、最も重要なのは状況に合わせて適切な方法を選択することです。もちろん、鉄の消費量だけでなく、他の損失についても考慮する必要があります。最も基本的な方法は、高磁束密度、高周波、過度の局所飽和など、高い鉄損失の原因を把握することです。もちろん、通常の方法では、一方ではシミュレーションの面から現実に可能な限り近づける必要があり、他方ではプロセスと技術を組み合わせて追加の鉄消費量を削減する必要があります。最も一般的な方法は、良質なシリコン鋼板の使用を増やすことです。コストに関わらず、輸入のスーパーシリコン鋼板を選択することもできます。もちろん、国内の新エネルギー技術の発展は、上流と下流の発展を促進し、国内の製鉄所も特殊なシリコン鋼製品を発売しています。Genealogyは、さまざまな用途シナリオに適した製品を分類しています。ここでは、いくつかの簡単な方法を紹介します。
1.磁気回路を最適化する
磁気回路の最適化は、正確には磁場の正弦波の最適化です。これは、固定周波数誘導モーターだけでなく、可変周波数誘導モーターと同期モーターにとっても重要です。私が繊維機械業界で働いていたとき、コストを削減するために性能の異なる2つのモーターを作りました。もちろん、最も重要なのは斜めの極の有無であり、その結果、空隙磁場の正弦波特性が一貫していませんでした。高速で動作するため、鉄損が大きな割合を占め、2つのモーターの損失に大きな差が生じました。最終的に、いくつかの逆計算を行った後、制御アルゴリズムによるモーターの鉄損の差は2倍以上に増加しました。これはまた、可変周波数速度制御モーターを作成するときに、カップリング制御アルゴリズムを再びすべての人に思い出させます。
2.磁気密度を下げる
鉄心の長さを長くしたり、磁気回路の磁気伝導面積を大きくしたりして磁束密度を下げますが、それに応じてモーターに使用される鉄の量が増えます。
3.鉄片の厚さを減らして誘導電流の損失を減らす
熱間圧延シリコン鋼板を冷間圧延シリコン鋼板に置き換えると、シリコン鋼板の厚さは薄くなりますが、鉄片が薄くなるため、鉄片の数が増加し、モーターの製造コストが増加します。
4.磁気伝導性に優れた冷間圧延シリコン鋼板を採用し、ヒステリシス損失を低減。
5.高性能鉄チップ絶縁コーティングを採用。
6.熱処理および製造技術
鉄片加工後の残留応力は、モーターの損失に重大な影響を与える可能性があります。珪素鋼板を加工する場合、切断方向と打ち抜きせん断応力は鉄心の損失に大きな影響を与えます。珪素鋼板の圧延方向に沿って切断し、熱処理を施すことで、損失を10～20%低減できます。
投稿日時: 2023年11月1日
