驱动电机材料的未来

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说到电机材料,可供选择的材料就不多了。

目前两大竞争对手是电钢层压和软磁复合材料(smc)。虽然他们都有各自的好处,但他们也有一些问题,包括:

  • 核心的损失
  • 有所限制
  • 过热

明天的电机材料?这是另一个故事。但在我们得到最有效的电机设计之前,让我们回顾一下磁性电机材料在今天的不足。

电机材料的铁芯损耗

所有的电机材料都会经历某种能量损失。这是交流场及其与磁性材料相互作用本质上不可避免的一部分。但有些材料产生的核心损失比其他材料更大。

SMC材料的铁芯损耗计算公式如下:

Tesla1-3

ptt = Kh * f* B1.75 + Kep * f2 * B2 + (B2 * f2 * d) /(1。8 * ρ *电阻率* 1000):其中,

  • Kh = Somaloy 700 3P的滞回损耗系数= 0.063
  • Somaloy 700 3P的Kep =涡流系数= 0.000027
  • d =构件最小截面[mm]
  • f =频率[Hz]
  • B =场强[T]
  • ρ =密度[g/cm3]
  • 电阻率在微欧姆表
  • pot =核心总损耗(瓦特/公斤)

该方程的效用是能够预测和模型的性能的SMC材料,无论运行条件。不像相应的钢板叠层,没有同样的好处。


铁芯损耗的解决方法

对更高的效率和性能的需求促使人们致力于减少核心损耗(热积累)。一个显著减少损耗的方法是考虑材料。

[SMC诉叠芯损耗图]

SMC定子用于运行在60-100Hz以上的电机看到一个显著的减少在铁芯损耗,而分层看到一个急剧增加的损耗在更高的频率。回到我们的热例子:电机将运行冷却器,并需要一个不那么强大的冷却风扇保持电机冷却,而不是烧毁电机绕组。

电机材料的成形能力

成型是层压的另一个限制。

就像单词所暗示的那样,层压板是由许多薄金属层堆叠在一起形成一个部分。然而,层压板使用的是二维磁通量,因此它们在垂直于层压板的方向上不会失去太多的磁性。一个例子吗?径向磁通电机。

粉末金属就像蛋糕面糊;你放一个模子,把粉末倒进模子里。先进的压实技术使制造商能够生产出比层压板复杂得多的单件零件。


网形件解决方案

因为smc一开始是粉末,他们创建一个3D磁通量路径,它允许更独特的形状制造能力。PM—加上smc—允许您将多件组件组装成单个部件。

SMC部件将其改进的磁性能与粉末冶金独特的成形能力相结合,从而制造出特定形状、高效的部件。

这一个部分降低了铁芯损耗,创造了降低元件成本的潜力。

节约成本

电机材料的热减量

最后要解决的问题是降低电机内部的热量。

你有没有碰过正在运转的电动机?首先你会注意到马达是热的。这种热是由交流磁场中产生的磁滞和涡流损耗造成的。

一个很好的例子是在一个小型电器电机中产生的热量。在仅仅8分钟的运行时间内,电机温度从80°F左右上升到140°F左右,这一温升约为11 W/kg,比我们使用SMC组件时看到的温升要高。

对于今天的许多传统发动机来说,小风扇是解决过热的办法。

小型汽车

几乎每一个有马达的电器都有一个风扇,但是这个风扇会消耗宝贵的能量。一些工程师已经开始采用水冷却的方法来保持马达在一个合理的温度,但是这类系统的成本很高。

那么我们如何解决这个问题呢?有几种方法。


热量减少的解决方案

解决经济过热的办法并不像看上去那么困难。

电机中的SMC定子减少了运行电机所需的能量,从而减少了以热量形式离开电机的能量。

由于热量较少,我们可以减少冷却电机所需的风扇的数量和/或大小。更少的能量转移到风扇=更多的能量来运行马达,创造一个更有效的系统整体。

继续发挥SMC定子的这种涟漪效应,拥有更少或更小的风扇减少了电机组装的重量。对于固定设备来说,这可能是一个次要的优势,但对于汽车和其他电子交通工具来说,这可能是一个巨大的优势。


smc如何改善电机

因此,软磁复合材料似乎已经成为未来的电机材料。

除了网成形质量、热降低和smc能够减少的核心损耗外,还有更多的好处。这些优点直接转化为电机设计。

  • 减肥:smc在粉末金属中的成形能力可以降低单个部件的重量,为降低电机组件的整体重量开辟了可能。
  • 简单的设计:创新的电机定子设计加上SMC组件简化了定子绕组方案,进而简化了绕线机。
  • 减少铜加载:使用更简单的绕组方案将减少用于定子的铜的数量,并将电路最大化。

SMC材料是一种经济有效的方法扩大电气化方法,使电子运输和微移动更能让终端客户负担得起。

此外,SMC技术也不局限于定子线圈组件。它也是其他电机组件的一个可行的选择:

点击这里观看Youtube上的视频。

创新的PM技术并不局限于提高电机效率。它们也有利于其他行业:

  • 暖通空调
  • 可持续能源
  • 航空航天
  • 运输
  • 电动工具
  • 枪支
  • 草坪和花园
  • 电器
  • 这样的例子不胜枚举!

电力和效率的PM设计

对于粉末冶金和软磁复合材料如何将你的应用带到下一个水平有疑问吗?我们的工程师喜欢谈论提高效率——给他们写信吧!

问问工程师韦伯·纳普·巴顿

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主题:粉末冶金,材料,趋势,汽车,汽车,电气化


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