什么是电动机最好的材料设计?

张贴了法国葡头牙欧洲杯亚盘- 4月27,2020

最佳电动机的设计难。它始终是可制造性和性能之间的妥协。

在轴向通量电动机的设计中,理论上磁通量将沿相反方向移动,但在显着降低的水平上。因此,您在如何实现这一目标 - 加工过多,在此过程中浪费大量材料。

如今,轴向磁通电机正朝向非传统设计。无论如何,您需要在下一个电动机设计中所需的材料取决于电机的功能如何,它将运作, 等等。

谈到电动机材料时,它可以是电动钢,粉末金属,或根本没有。本文将专注于电动钢(AKA钢叠层)以及两种形式的粉末金属。

其他文章这对用于其他电动机部件(例如轴)的材料使用的精细工作。今天我们将专注于最关键的三个元素。

电动机设计:转子和定子部件

让我们来检查粉末冶金用这三个关键电动直流电机组件的位置:

  • 定子
  • 转子
  • 轴承

一切都是持续的粉末金属深层或有能力利用粉末冶金的优点。

那么,这些电机组件是由什么制成的?用于电动机的粉末金属部件通常由铁,镍和钴组成。

  • 铁是三个中最便宜的,这么多设计师往往先转向那里。
  • 钴很少使用它,但有时被添加到铁。钴为您提供了更多饱和感应。
  • 镍是昂贵但对电机应用有价值。它通过使组件更容易磁化来增加磁性性能。

现在,到更大的图片:

定子

在传统的层压钢定子中,核心损失很高。这可能会降低其效率,取决于电机和频率的使用。如果防止核心损耗对您的设计很重要,则电动钢可能不是最佳的。

叠片也遭受了二维人格。层压可能会产生一个漂亮的平坦部分,但如果您的设计不平坦,或需要其他铃声和吹口哨?

幸运的是,有一个更新的,更有效的更换。可以将软磁复合材料(SMC)合并,以与转子串联有效地工作。

软磁复合材料是金属粉末,与硬磁铁相比,可以容易地磁化和脱磁。

组合力量

一种独特的可能性是将软磁复合材料与电钢叠片组合。所谓的“混合”情况,您可以获得两者的好处。正确设计,组合组件让您使用电动钢(较低的生产成本)的优点,同时添加具有SMC的独特功能(通过其令人敬畏的形状制造能力)。

如果您当前的电动机设计效率为60-70%,您是否可以通过SMC提高这一点?想想长期电费储蓄您可以提供最终客户。

另一个想法:如果你将在转子上有磁铁,你可以使用完整的粉末金属基电机设计,用它加入烧结磁粉材料作为附着磁铁的转子材料吗?现在,您可以合并两个设计概念 - SMC和烧结粉金属 - 充分利用粉末冶金。

更多关于下面的。

转子

转子材料通常基于电钢叠层。电动机的外部和内部 - 转子和定子 - 是同时盖章以最小化浪费。传统上,无论你把定子拉上的东西,你也从转子上盖上。

然而,通过更新的电机,工程师正在寻找电动机上的性能磁铁以获得更好的扭矩和轮胎性能。

不建议使用软磁复合材料,因为它们目前设计用于转子。SMC没有烧结,因此缺乏在这些应用中抵押的力量。

但烧结软磁材料......它们可以是伟大的替代品

您可能想知道烧结软磁材料和SMC的差异。出于本练习的目的,只知道软磁复合材料不会烧结。

轴承

轴承是常规粉末冶金的主题。它们以高体积廉价地生产的,并且在各种各样的材料和形状中容易获得。

自20世纪30年代以来,粉末金属一直在轴承行业中,是许多相关应用程序的经过验证的材料。最初,他们开始作为青铜,但由于以后的粉末冶金的创新,可以使用更具成本效益的材料。

这些小金属部件使用海绵铁压实到低密度所以你可以用润滑油渗透它们。

电机轴承是它们的所在。这些创新正在定子和转子水平处发生。

径向助焊电机怎么样?

电动机设计

对于60 Hz的传统径向通量电动机,软磁复合材料不是一个很棒的替代品。......但我们可以嫁给一个混合设计来优化它吗?

如果你不想要简单的径向设计怎么办?如果您想要电动机材料的其他有益方面怎么办?层压电动钢是可能的,但它会更加困难。现在,您真的需要在软磁复合材料上全押,因为它形状制造能力

SMC是适用于新设计,或者在可以将SMC和叠片组合的设计获得性能优势。

上面的图像是一个经典的例子。这种逆变器直接驱动电机LG签名手表是在软磁复合架驾驶室。当你用转子开发新的设计时,你会想要开始询问,“我们也可以将这些交换到粉末金属吗?”这可能不仅涉及SMC,而且涉及烧结软磁材料。

SMC倾向于通过形成最适合您的电机设计的形状来帮助弥合差距。

没有更多的定居点

电动机组件不一定是妥协 - 至少不在您习惯的方式。

在下一个电动机设计中,将硅钢层压,软磁复合材料(AC电动机)和烧结软磁材料(用于DC电动机)组合的想法进行游戏。粉末冶金制造商应该能够确定特定项目的基于粉末组件的可行性。

您可以通过查看更多信息,了解更多有关SMC和电动机设计的信息免费视觉下载和以下其他资源:

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(编者注:本文最初发布于2019年9月,最近已更新。)

话题:材料应用程序成本设计特性


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