Įvadas
Mažų variklių – servopavarų, robotų jungčių pavarų, UAV varomųjų įrenginių ir gudrių rankinių variklių – efektyvumas nėra specifikacija, dėl kurios deramasi popieriuje. Tai yra kiekvienos magnetinės grandinės medžiagos pasirinkimo pasekmė, įskaitant tą, į kurią inžinieriai kartais nepastebi: statoriaus šerdies silicio plieno sluoksniuotos sluoksnio storio.
Šiame vadove paaiškinama, kaipsilicio plieno storisturi įtakos geležies praradimui, variklio efektyvumui ir darbinei temperatūrai kompaktiškuose didelės spartos varikliuose ir kaip pasirinkti 0,20 mm, 0,27 mm ir 0,35 mm klases pagal jūsų paskirtį.
1. Kas yra geležies praradimas ir kodėl tai svarbu mažuose varikliuose
Geležies nuostoliai (taip pat vadinami šerdies nuostoliais) yra energija, išsklaidoma kaip šiluma silicio plieno šerdyje, kai magnetinis laukas ciklas. Jį sudaro du komponentai:
- Histerezės praradimas: energija, sunaudota magnetiniams domenams perreguliuoti kiekvieną ciklą. Proporcingas dažniui ir pažymio koercicijai.
- Sūkurinės srovės praradimas: cirkuliuojančios srovės, kurias šerdyje sukelia besikeičiantis srautas. Proporcingaskvadratastiek laminavimo storis, tiek dažnis.
Dideliuose mažo greičio pramoniniuose varikliuose, veikiančiuose 50 Hz dažniu, sūkurinės srovės nuostoliai yra valdomi net naudojant 0,50 mm laminatus. Mažuose didelės spartos varikliuose – servo, besisukančio 6 000 aps./min., UAV variklyje – 15 000 aps./min. arba berėmiame gudriame rankiniame variklyje su 12 polių porų – elektros dažnis yra daug didesnis, o sūkurinės srovės bausmė už storą laminavimą tampa rimta.
Esant 6000 aps./min. su 6 polių poromis, elektros dažnis yra 600 Hz. Sūkurinių srovių nuostolių skalės su storio kvadratu: perjungus nuo 0,35 mm iki 0,20 mm laminato sūkurinės srovės nuostoliai sumažėja maždaug67%esant tokiam pačiam srauto tankiui.
2. Trys standartiniai mažų variklių storio laipsniai
HIMAGNET veikia su trimis laminavimo storiais, suderintais su skirtingais variklio sūkių diapazonais:
| Storis | Tipiškas laipsnis | Geležies nuostoliai W/kg @ 1T / 400Hz | Geriausias | Santykinė kaina |
|---|---|---|---|---|
| 0.35 mm | 35W300 / 35W270 | ~28–35 W/kg | Pramoninis servo mazgas, mažesnis arba lygus 3000 aps./min., mažo greičio sukimo momento varikliai | Žemas |
| 0.27 mm | 27W230 / 27W250 | ~18–24 W/kg | Vidutinio greičio servo 3 000–8 000 RPM, roboto jungčių pavaros | Vidutinis |
| 0.20 mm | 20W1200H / 20W1500H | ~10–14 W/kg | Didelės spartos varikliai, didesni arba lygūs 8 000 aps./min., UAV, gudrūs rankiniai berėmiai varikliai | Aukštas |
W/kg skaičiai yra orientaciniai esant 400 Hz / 1 T. Tikrieji nuostoliai priklauso nuo srauto tankio, dažnio ir laipsnio – visada patikrinkite savo veikimo taško laminavimo duomenų lape.
3. Kaip geležies praradimas veikia variklio efektyvumą ir šiluminę erdvę
Geležies praradimas tiesiogiai padidina variklio šilumos gamybą. Kompaktiškame variklyje, kurio šiluminė masė ir paviršiaus plotas yra ribotas, geležies perteklius padidina apvijos temperatūrą, pagreitina izoliacijos senėjimą ir gali sukelti terminį sumažinimą prieš pasiekiant vardinį sukimo momentą.
Apsvarstykite 60 W servovariklio šerdį su 0,35 mm sluoksniuotu sluoksniu, sukuriančiu 8 W geležies nuostolius esant jo veikimo greičiui. Perėjus prie 0,20 mm laminato, ši galia sumažėja iki maždaug 2,5 W – sutaupoma 5,5 W. Tokio dydžio variklyje šis skirtumas:
- Numatoma suma sumažina pastovios būsenos apvijos temperatūrą15-25 laipsnių(priklausomai nuo šiluminės varžos)
- Leidžia maždaug8–12 % didesnis nuolatinis sukimo momentasprieš šiluminę ribą
- Prailgina variklio tarnavimo laiką, sumažindamas apvijų ir magnetų šiluminį ciklo įtempį
UžNdFeB magnetai, žemesnė darbinė temperatūra taip pat reiškia geresnę saugos ribą nuo negrįžtamo išmagnetinimo – tai labai svarbu, kai nurodomos klasės, pvz., N42H arba N45SH, turinčios vidutinį koercyvumą.
4. Sąveika tarp laminavimo storio ir magnetinio laipsnio
Silicio plieno pasirinkimas irMagneto klasės pasirinkimas nėra savarankiški sprendimai. Jie sąveikauja per magneto BH kreivės darbinį tašką ir šilumos valdymą:
- Storesnės laminatės → didesni geležies nuostoliai → aukštesnė darbo temperatūra → magnetams reikia didesnio Hcj(prievartinė jėga), kad būtų išvengta išmagnetinimo. Paprastai tai reiškia, kad vietoj standartinio N reikia nurodyti H arba SH priesagos laipsnį.
- Plonesnės laminatės → mažesni geležies nuostoliai → žemesnė temperatūra → gali pakakti standartinių N arba M galūnių magnetų, sumažinant magneto kainą.
Štai kodėl HIMAGNET kartu vertina laminavimą ir magnetų pasirinkimą kaip variklio konstrukcijos peržiūros dalį – abu atskirai optimizuojant dažnai gaunami per dideli magnetai, kompensuojantys išvengiamą geležies praradimą.
5. Štampavimo tikslumas ir plyšių geometrija plonuose matuokliuose
Plonesnės laminatės yra ne tik medžiagų klausimas – jos reikalauja didesnio štampavimo tikslumo. Esant 0,20 mm, šerdies aukštis turi būti mažesnis nei 0,015 mm, kad būtų užtikrintas sandarus sudėjimas ir būtų išvengta tarpsluoksnių trumpų, kurie panaikintų efektyvumo padidėjimą.
Pagrindiniai plonų laminatų gamybos reikalavimai:
- Progresyvus štampavimassu smulkaus žingsnio įrankiais, kad būtų išlaikytos plyšių geometrijos leistinos nuokrypos
- Kraštai be įbrėžimų: kontroliuojamas pagal tarpą (paprastai 3–5 % medžiagos storio) ir įrankio priežiūros grafiką
- Krovimo koeficientas Didesnis arba lygus 0,97: patikrinta išmatuojant suspausto rietuvės aukštį, palyginti su teoriniu kieto paviršiaus aukščiu
- Izoliacinė danga: C-5 arba C-6 klasės neorganinė danga varikliams, kurių temperatūra viršija 150 laipsnių
HIMAGNET vidinė štampavimo galimybė apima laminavimo storį nuo 0,20 mm iki 0,50 mm su plyšių geometrija iki 0,8 mm tiltelio pločio – tai atitinka didelio polių skaičiaus mažų variklių, naudojamų robotikoje ir UAV, reikalavimus.
6. Pasirinkimo vadovas: Laminavimo storio suderinimas su jūsų varikliu
| Taikymas | Greičio diapazonas | Ašigalių poros | Elektros dažnis | Rekomenduojamas storis |
|---|---|---|---|---|
| Pramoninis servo variklis | Mažesnis arba lygus 3000 RPM | 3–4 | Mažesnis arba lygus 200 Hz | 0.35 mm |
| Roboto jungties pavara | 3000–6000 aps./min | 5–7 | 250–700 Hz | 0.27 mm |
| Naudingas rankinis berėmio variklis | 2000–5000 aps./min | 8–12 | 270–1 000 Hz | 0.20 mm |
| UAV varomasis variklis | 8 000–20 000 RPM | 7–14 | 930–4700 Hz | 0.20 mm |
| Didelės spartos velenas | 15 000–60 000 RPM | 2–3 | 500–3000 Hz | 0,20 mm arba plonesni |
Kai elektros dažnis viršija 400 Hz, praktiniu pagrindu tampa 0,20 mm laminavimas. Žemiau 200 Hz, 0,35 mm yra ekonomiškas ir mechaniškai lengviau sukraunamas.
7. Silicio plieno laminatų pirkimų kontrolinis sąrašas
Kai tiekiate laminatas smulkiam varikliui tobulinti, su tiekėju patikrinkite šiuos dalykus:
- ☐ Patvirtinkite geležies nuostolius W/kg esant faktiniam veikimo dažniui ir srauto tankiui (ne tik standartinei 50 Hz / 1,5 T duomenų lapo vertei)
- ☐ Prašyti krūvos koeficiento matavimo ataskaitos (tikslas didesnis nei 0,97 arba lygus 0,20–0,27 mm)
- ☐ Nurodykite izoliacijos dangos klasę (C-5 standartiniams varikliams, C-6 aukštai temperatūrai)
- ☐ Patvirtinkite šerdelės aukščio leistiną nuokrypį (mažiau nei 0,015 mm arba lygus 0,20 mm medžiagai)
- ☐ Prieš pradėdami gaminti įrankius, paprašykite rietuvės pavyzdžio matmenims patikrinti
- ☐ Suderinkite laminavimo pasirinkimą su magneto kokybės apžvalga – plonas laminavimas gali leisti sumažinti magnetą Hcjpriesaga
HIMAGNET tiekia suderintus laminavimo ir magnetų paketus, skirtus mažų variklių kūrimui, su inžinerine pagalba klasės pasirinkimui, terminiam modeliavimui ir prototipo patvirtinimui.Susisiekite su mūsų komandaaptarti savo variklio specifikacijas.
