Comment réduire la perte de fer du moteur

Facteurs affectant la consommation de fer de base

Pour analyser un problème, nous devons d’abord connaître quelques théories de base, qui nous aideront à comprendre. Tout d’abord, nous devons connaître deux concepts. L’une est la magnétisation alternative qui, pour le dire simplement, se produit dans le noyau de fer d’un transformateur et dans les dents du stator ou du rotor d’un moteur ; L’une est la propriété de magnétisation rotationnelle, qui est produite par la culasse du stator ou du rotor du moteur. Il existe de nombreux articles qui partent de deux points et calculent la perte de fer du moteur en fonction de différentes caractéristiques selon la méthode de solution ci-dessus. Des expériences ont montré que les tôles d'acier au silicium présentent les phénomènes suivants sous magnétisation de deux propriétés :
Lorsque la densité de flux magnétique est inférieure à 1,7 Tesla, la perte par hystérésis provoquée par la magnétisation rotative est supérieure à celle provoquée par la magnétisation alternée ; Lorsqu’elle est supérieure à 1,7 Tesla, c’est l’inverse. La densité de flux magnétique de la culasse du moteur est généralement comprise entre 1,0 et 1,5 Tesla, et la perte par hystérésis de magnétisation rotationnelle correspondante est d'environ 45 à 65 % supérieure à la perte par hystérésis de magnétisation alternative.
Bien entendu, les conclusions ci-dessus sont également utilisées et je ne les ai pas personnellement vérifiées dans la pratique. De plus, lorsque le champ magnétique dans le noyau de fer change, un courant y est induit, appelé courants de Foucault, et les pertes provoquées par celui-ci sont appelées pertes par courants de Foucault. Afin de réduire les pertes par courants de Foucault, le noyau de fer du moteur ne peut généralement pas être transformé en un bloc entier et est empilé axialement par des tôles d'acier isolées pour empêcher la circulation des courants de Foucault. La formule de calcul spécifique de la consommation de fer ne sera pas ici compliquée. La formule de base et la signification du calcul de la consommation de fer de Baidu seront très claires. Ce qui suit est une analyse de plusieurs facteurs clés qui affectent notre consommation de fer, afin que chacun puisse également déduire le problème en avant ou en arrière dans des applications d'ingénierie pratiques.

Après avoir discuté de ce qui précède, pourquoi la fabrication de l’emboutissage affecte-t-elle la consommation de fer ? Les caractéristiques du processus de poinçonnage dépendent principalement des différentes formes des poinçonneuses et déterminent le mode de cisaillement et le niveau de contrainte correspondants en fonction des besoins des différents types de trous et de rainures, garantissant ainsi les conditions de zones de contraintes peu profondes autour de la périphérie de la stratification. En raison de la relation entre la profondeur et la forme, il est souvent affecté par des angles vifs, à tel point que des niveaux de contrainte élevés peuvent entraîner une perte de fer importante dans les zones de contraintes peu profondes, en particulier dans les bords de cisaillement relativement longs dans la plage de stratification. Plus précisément, cela se produit principalement dans la région alvéolaire, qui devient souvent un centre de recherche dans le processus de recherche lui-même. Les tôles d'acier au silicium à faibles pertes sont souvent déterminées par des granulométries plus grandes. L'impact peut provoquer des bavures synthétiques et des déchirures au niveau du bord inférieur de la tôle, et l'angle d'impact peut avoir un impact significatif sur la taille des bavures et des zones de déformation. Si une zone de contrainte élevée s'étend le long de la zone de déformation du bord jusqu'à l'intérieur du matériau, la structure des grains dans ces zones subira inévitablement des changements correspondants, sera tordue ou fracturée, et un allongement extrême de la limite se produira dans la direction de déchirure. À ce moment-là, la densité des joints de grains dans la zone de contrainte dans la direction du cisaillement augmentera inévitablement, entraînant une augmentation correspondante de la perte de fer dans la région. Ainsi, à ce stade, le matériau dans la zone de contrainte peut être considéré comme un matériau à pertes élevées qui tombe sur la stratification ordinaire le long du bord d'impact. De cette manière, la constante réelle du matériau du bord peut être déterminée, et la perte réelle du bord d'impact peut être déterminée davantage à l'aide du modèle de perte de fer.
1. L'influence du processus de recuit sur la perte de fer
Les conditions d'influence de la perte de fer existent principalement dans l'aspect des tôles d'acier au silicium, et les contraintes mécaniques et thermiques affecteront les tôles d'acier au silicium avec des changements dans leurs caractéristiques réelles. Un stress mécanique supplémentaire entraînera des modifications dans la perte de fer. Dans le même temps, l’augmentation continue de la température interne du moteur favorisera également l’apparition de problèmes de perte de fer. Prendre des mesures de recuit efficaces pour éliminer les contraintes mécaniques supplémentaires aura un effet bénéfique sur la réduction de la perte de fer à l’intérieur du moteur.

2. Raisons des pertes excessives dans les processus de fabrication

Les tôles d'acier au silicium, en tant que principal matériau magnétique pour les moteurs, ont un impact significatif sur les performances du moteur en raison de leur conformité aux exigences de conception. De plus, les performances des tôles d'acier au silicium de la même qualité peuvent varier selon les fabricants. Lors de la sélection des matériaux, des efforts doivent être faits pour sélectionner des matériaux auprès de bons fabricants d'acier au silicium. Vous trouverez ci-dessous quelques facteurs clés qui ont réellement affecté la consommation de fer et qui ont été rencontrés auparavant.

La tôle d'acier au silicium n'a pas été isolée ou correctement traitée. Ce type de problème peut être détecté lors du processus de test des tôles d'acier au silicium, mais tous les constructeurs de moteurs ne disposent pas de cet élément de test, et ce problème n'est souvent pas bien reconnu par les constructeurs de moteurs.

Isolation endommagée entre les feuilles ou courts-circuits entre les feuilles. Ce type de problème survient lors du processus de fabrication du noyau de fer. Si la pression lors du laminage du noyau de fer est trop élevée, endommageant l'isolation entre les feuilles ; Ou si les bavures sont trop grosses après le poinçonnage, elles peuvent être éliminées par polissage, entraînant de graves dommages à l'isolation de la surface de poinçonnage ; Une fois le laminage du noyau de fer terminé, la rainure n'est pas lisse et la méthode de limage est utilisée ; Alternativement, en raison de facteurs tels qu'un alésage inégal du stator et une non-concentricité entre l'alésage du stator et la lèvre du siège de la machine, la rotation peut être utilisée pour la correction. L’utilisation conventionnelle de ces processus de production et de traitement de moteurs a en réalité un impact significatif sur les performances du moteur, notamment sur la perte de fer.

Lorsque vous utilisez des méthodes telles que la combustion ou le chauffage à l'électricité pour démonter l'enroulement, cela peut provoquer une surchauffe du noyau de fer, entraînant une diminution de la conductivité magnétique et des dommages à l'isolation entre les feuilles. Ce problème se produit principalement lors de la réparation du bobinage et du moteur pendant le processus de production et de traitement.

Le soudage par empilement et d'autres procédés peuvent également endommager l'isolation entre les empilements, augmentant ainsi les pertes par courants de Foucault.
Poids du fer insuffisant et compactage incomplet entre les feuilles. Le résultat final est que le poids du noyau de fer est insuffisant, et le résultat le plus direct est que le courant dépasse la tolérance, alors qu'il peut y avoir un fait que la perte de fer dépasse la norme.
Le revêtement de la tôle d'acier au silicium est trop épais, ce qui entraîne une saturation excessive du circuit magnétique. À l’heure actuelle, la courbe de relation entre le courant à vide et la tension est fortement courbée. C'est également un élément clé dans le processus de production et de traitement des tôles d'acier au silicium.

Pendant la production et le traitement des noyaux de fer, l'orientation des grains de la fixation de la surface de poinçonnage et de cisaillement de la tôle d'acier au silicium peut être endommagée, entraînant une augmentation de la perte de fer sous la même induction magnétique ; Pour les moteurs à fréquence variable, les pertes fer supplémentaires causées par les harmoniques doivent également être prises en compte ; C’est un facteur qui doit être pleinement pris en compte dans le processus de conception.

En plus des facteurs ci-dessus, la valeur de conception de la perte de fer du moteur doit être basée sur la production et le traitement réels du noyau de fer, et tous les efforts doivent être faits pour garantir que la valeur théorique correspond à la valeur réelle. Les courbes caractéristiques fournies par les fournisseurs de matériaux généraux sont mesurées à l'aide de la méthode de la bobine carrée d'Epstein, mais la direction de magnétisation des différentes pièces du moteur est différente et cette perte de fer en rotation particulière ne peut pas être prise en compte pour le moment. Cela peut conduire à différents degrés d’incohérence entre les valeurs calculées et mesurées.

Méthodes pour réduire les pertes de fer dans la conception technique
Il existe de nombreuses façons de réduire la consommation de fer en ingénierie, et le plus important est d’adapter le médicament à la situation. Bien sûr, il ne s’agit pas seulement de consommation de fer, mais aussi d’autres pertes. La méthode la plus fondamentale consiste à connaître les raisons d’une perte élevée de fer, telles qu’une densité magnétique élevée, une fréquence élevée ou une saturation locale excessive. Bien entendu, de manière normale, d'une part, il est nécessaire de se rapprocher le plus possible de la réalité du point de vue de la simulation, et d'autre part, le processus est combiné à la technologie pour réduire la consommation supplémentaire de fer. La méthode la plus couramment utilisée consiste à augmenter l'utilisation de bonnes tôles d'acier au silicium, et quel que soit le coût, l'acier au super silicium importé peut être choisi. Bien entendu, le développement de nouvelles technologies nationales axées sur l’énergie a également entraîné un meilleur développement en amont et en aval. Les aciéries nationales lancent également des produits spécialisés en acier au silicium. La généalogie propose une bonne classification des produits pour différents scénarios d'application. Voici quelques méthodes simples à rencontrer :

1. Optimiser le circuit magnétique

Optimiser le circuit magnétique, pour être précis, c'est optimiser le sinus du champ magnétique. Ceci est crucial, et pas seulement pour les moteurs à induction à fréquence fixe. Les moteurs asynchrones à fréquence variable et les moteurs synchrones sont essentiels. Lorsque je travaillais dans l'industrie des machines textiles, je fabriquais deux moteurs aux performances différentes pour réduire les coûts. Bien entendu, la chose la plus importante était la présence ou l’absence de pôles asymétriques, ce qui entraînait des caractéristiques sinusoïdales incohérentes du champ magnétique de l’entrefer. En raison du travail à grande vitesse, la perte de fer représente une proportion importante, ce qui entraîne une différence significative dans les pertes entre les deux moteurs. Enfin, après quelques calculs à rebours, la différence de perte de fer du moteur sous l'algorithme de contrôle a augmenté de plus de deux fois. Cela rappelle également à chacun de coupler des algorithmes de contrôle lors de la création de moteurs de contrôle de vitesse à fréquence variable.

2. Réduire la densité magnétique
Augmenter la longueur du noyau de fer ou augmenter la zone de conductivité magnétique du circuit magnétique pour réduire la densité de flux magnétique, mais la quantité de fer utilisée dans le moteur augmente en conséquence ;

3. Réduire l'épaisseur des copeaux de fer pour réduire la perte de courant induit
Le remplacement des tôles d'acier au silicium laminées à chaud par des tôles d'acier au silicium laminées à froid peut réduire l'épaisseur des tôles d'acier au silicium, mais les copeaux de fer minces augmenteront le nombre de copeaux de fer et les coûts de fabrication des moteurs ;

4.Adopter des tôles d'acier au silicium laminées à froid avec une bonne conductivité magnétique pour réduire la perte d'hystérésis ;
5.Adopter un revêtement isolant en copeaux de fer haute performance ;
6. Traitement thermique et technologie de fabrication
La contrainte résiduelle après le traitement des copeaux de fer peut sérieusement affecter la perte du moteur. Lors du traitement de tôles d'acier au silicium, la direction de coupe et la contrainte de cisaillement de poinçonnage ont un impact significatif sur la perte du noyau de fer. Couper dans le sens de laminage de la tôle d'acier au silicium et effectuer un traitement thermique sur la tôle d'acier au silicium peut réduire les pertes de 10 % à 20 %.