Facteurs affectant la perte basique de fer

Tout d'abord, nous devons connaître deux concepts. L'un est la magnétisation alternée, qui est simplement ce qui se passe dans les dents du stator ou du rotor du moteur ; l'autre est la magnétisation rotative, qui est produite par la culasse du stator ou du rotor du moteur. Les expériences montrent que les phénomènes suivants existent dans les tôles d'acier au silicium sous deux types de magnétisation :

Lorsque la densité de flux est inférieure à 1.7 Tesla, la perte par hystérésis causée par la magnétisation rotative est supérieure à celle causée par la magnétisation alternée ; lorsqu'elle est supérieure à 1.7 Tesla, l'inverse est vrai. 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 rotative correspondante est d'environ 45 à 65 % supérieure à la perte par hystérésis de magnétisation alternée.

De plus, lorsque le champ magnétique dans le noyau change, un courant y est induit, appelé courant de Foucault, et la perte qu'il provoque est appelée perte par courant de Foucault. Afin de réduire les pertes par courant de Foucault, le noyau du moteur n'est généralement pas constitué d'une seule pièce, mais est empilé axialement par des tôles d'acier isolées pour entraver le flux de courant de Foucault. Ce qui suit est une analyse de plusieurs points clés qui affectent notre perte de fer, afin que chacun puisse travailler en avant ou en arrière pour trouver le problème dans des applications d'ingénierie réelles.

Pourquoi la fabrication de tôles perforées affecte-t-elle les pertes de fer ? Les caractéristiques du processus de poinçonnage sont principalement déterminées en fonction des différentes formes des poinçonneuses, en fonction des exigences des différents types de trous et de fentes, et le mode de cisaillement et le niveau de contrainte correspondants sont déterminés pour assurer les conditions de la zone de contrainte peu profonde à l'extérieur du laminage. En raison de la relation entre la profondeur et la forme, elle est souvent affectée par des angles vifs, de sorte que des niveaux de contrainte élevés entraîneront une grande perte de fer dans la zone de contrainte peu profonde, en particulier dans la pièce avec des bords de cisaillement relativement longs dans la plage de laminage. Plus précisément, elle apparaît principalement dans la zone des rainures des dents, de sorte qu'elle devient souvent le centre de recherche dans le processus de recherche réel. Les tôles d'acier au silicium à faible perte sont souvent déterminées par des tailles de grain plus grandes. L'impact provoquera des bavures synthétiques et un cisaillement par déchirure au bas de la tôle de poinçonnage, et l'angle de l'impact aura un impact significatif sur la taille des bavures et la zone de déformation. Si une zone de contrainte élevée s'étend le long de la zone de déformation des bords jusqu'à l'intérieur du matériau, la structure du grain dans ces zones est vouée à changer en conséquence, à être déformée ou cassée et à produire des limites extrêmement allongées le long de la direction de déchirure. À ce stade, la densité des joints de grains de la zone de contrainte dans la direction du cisaillement est vouée à augmenter, ce qui entraînera une augmentation correspondante de la perte de fer à l'intérieur de la zone. Par conséquent, le matériau dans la zone de contrainte peut être considéré comme un matériau à perte élevée qui tombe sur la lamination ordinaire le long du bord d'impact. De cette manière, les constantes réelles du matériau du bord peuvent être déterminées et le modèle de perte de fer peut être utilisé pour déterminer plus en détail la perte réelle du bord d'impact.

1. L'influence du processus de recuit sur la perte de fer

L'influence de la perte de fer existe principalement dans les tôles d'acier au silicium, et les contraintes mécaniques et thermiques affecteront les tôles d'acier au silicium à mesure que leurs caractéristiques réelles changent. Des contraintes mécaniques supplémentaires entraîneront des modifications de la perte de fer. Dans le même temps, l'augmentation continue de la température à l'intérieur du moteur entraînera également le problème de la perte de fer. La prise de mesures de recuit efficaces pour éliminer les contraintes mécaniques supplémentaires aura un effet favorable sur la réduction de la perte de fer dans le moteur.

2. Raisons des pertes importantes dans le processus de fabrication

En tant que principal matériau conducteur magnétique du moteur, la conformité des performances de la tôle d'acier au silicium a un impact important sur les performances du moteur. Il s'agit principalement de garantir que la qualité de la tôle d'acier au silicium répond aux exigences de conception. De plus, les performances matérielles des tôles d'acier au silicium de la même qualité de différents fabricants sont différentes. Lors de la sélection des matériaux, essayez de sélectionner des matériaux provenant de bons fabricants d'acier au silicium. Voici quelques facteurs clés qui affectent réellement la perte de fer.

⏩ La tôle d'acier au silicium n'a pas été isolée ou n'a pas été correctement traitée. Ce type de problème peut être trouvé dans le processus de détection des tôles d'acier au silicium, mais tous les fabricants de moteurs ne disposent pas de cet élément de détection, et ce problème n'est souvent pas bien identifié par les fabricants de moteurs.

⏩ L'isolation entre les tôles est endommagée ou court-circuite entre les tôles. Ce type de problème se produit pendant le processus de fabrication du noyau. Si la pression pendant le laminage du noyau est trop importante, l'isolation entre les tôles sera endommagée ; ou les bavures après le poinçonnage sont trop importantes et les bavures sont éliminées par meulage, ce qui entraîne de graves dommages à l'isolation sur la surface de la tôle poinçonnée ; et les fentes ne sont pas lisses une fois le laminage terminé, et la méthode de limage est utilisée ; ou l'alésage intérieur du stator n'est pas lisse, l'alésage intérieur du stator et la butée de base de la machine ne sont pas concentriques, etc., et la méthode de tournage est utilisée pour corriger. Ces utilisations courantes dans la production et le traitement des moteurs ont en fait un grand impact sur les performances du moteur, en particulier la perte de fer.

⏩ Lorsque l'enroulement est retiré par combustion ou chauffage électrique, le noyau surchauffe, la conductivité magnétique est réduite et l'isolation entre les feuilles est endommagée. Ce problème se produit principalement lors de la réparation des enroulements et des moteurs pendant le processus de production et de traitement.

⏩ Le soudage par empilement et d'autres procédés entraîneront également des dommages à l'isolation entre les tôles et augmenteront les pertes par courants de Foucault.

⏩ Le poids du fer est insuffisant et les tôles ne sont pas compactées. Le résultat final est que le poids du noyau est insuffisant, ce qui entraînera directement un courant excessif et une perte de fer excessive.

⏩ La tôle d'acier au silicium est peinte de manière trop épaisse, ce qui entraîne une saturation excessive du circuit magnétique. À ce stade, la courbe de relation entre le courant à vide et la tension est fortement courbée. C'est également un facteur clé dans la production et le traitement des tôles d'acier au silicium.

⏩ La production et le traitement du noyau entraîneront la destruction de l'orientation du grain de la surface de fixation du poinçonnage et du cisaillement de la tôle d'acier au silicium, ce qui entraînera une augmentation des pertes de fer sous la même induction magnétique ; pour les moteurs à fréquence variable, il faut également tenir compte des pertes de fer supplémentaires causées par les harmoniques ; c'est un facteur qui doit être pris en compte dans le processus de conception.

Outre les 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, et essayer de faire correspondre la valeur théorique à la valeur réelle. La courbe caractéristique fournie par le fournisseur de matériaux général est mesurée selon la méthode du cercle d'Epstein, et la direction de magnétisation des différentes parties du moteur est différente. Cette perte de fer rotationnelle particulière ne peut pas être prise en compte à l'heure actuelle. Cela entraînera une incohérence entre la valeur calculée et la valeur mesurée à des degrés divers.

Méthodes de réduction des pertes de fer dans la conception technique

Il existe de nombreuses façons de réduire la perte de fer en ingénierie, et le plus important est de prescrire le bon médicament pour la bonne maladie. Bien sûr, ce n'est pas seulement un problème de perte de fer, mais d'autres pertes sont les mêmes. Le moyen le plus fondamental est de connaître la raison de la perte de fer élevée, qu'elle soit due à une densité magnétique élevée, à une fréquence élevée ou à une saturation locale excessive, etc. Bien sûr, selon la méthode normale, d'une part, il faut essayer de se rapprocher de la réalité du côté de la simulation, et d'autre part, la technologie d'adaptation des processus réduit la perte de fer supplémentaire. Le moyen le plus courant est d'augmenter le remplacement des bonnes tôles d'acier au silicium. Si le coût n'est pas pris en compte, l'acier au super silicium importé peut être sélectionné. Bien sûr, avec le développement de la nouvelle technologie d'entraînement énergétique nationale, cela a également conduit à un meilleur développement en amont et en aval. Les aciéries nationales lancent également des produits spéciaux en acier au silicium. Le spectre présente une meilleure classification des produits pour différents scénarios d'application. Voici quelques méthodes plus directes :

⏩ Optimiser le circuit magnétique

Optimiser le circuit magnétique, pour être plus précis, c'est optimiser la sinusoïdalité du champ magnétique. C'est très critique, pas seulement pour les moteurs à induction à fréquence fixe. Les moteurs à induction à fréquence variable et les moteurs synchrones sont cruciaux. Lorsque je travaillais dans l'industrie des machines textiles, j'ai fabriqué deux moteurs avec des performances différentes pour réduire les coûts. Bien sûr, la chose la plus importante était de savoir s'il y avait un pôle incliné, ce qui conduisait à une sinusoïdalité incohérente du champ magnétique de l'entrefer. Comme il fonctionne dans des conditions de vitesse élevée, la perte de fer représente une grande proportion, de sorte que la perte des deux moteurs est très différente. Enfin, après une série de calculs inverses, la perte de fer du moteur sous l'algorithme de contrôle différait de plus de 2 fois. Ici, je rappelle également à tout le monde que lors de la fabrication de moteurs à régulation de vitesse à fréquence variable, vous devez coupler l'algorithme de contrôle pour le faire.

⏩ Réduire la densité magnétique

Augmentez la longueur du noyau de fer ou augmentez la zone de conductivité magnétique du circuit magnétique pour réduire la densité de flux magnétique, mais la quantité de fer utilisée dans le moteur augmentera en conséquence ;

⏩ Réduisez l'épaisseur du noyau de fer pour réduire la perte de courant induit. Par exemple, l'utilisation de tôles d'acier au silicium laminées à froid au lieu de tôles d'acier au silicium laminées à chaud peut réduire l'épaisseur des tôles d'acier au silicium, mais des tôles à noyau de fer minces augmenteront le nombre de tôles à noyau de fer et le coût de fabrication du moteur ;

⏩ Utiliser des tôles d’acier au silicium laminées à froid avec une bonne conductivité magnétique pour réduire les pertes par hystérésis ;

⏩ Utiliser un revêtement isolant en tôle à noyau de fer haute performance ;

⏩ Traitement thermique et technologie de fabrication

La contrainte résiduelle après le traitement de la tôle à noyau de fer affectera sérieusement la perte du moteur. Lors du traitement des tôles d'acier au silicium, la direction de coupe et la contrainte de cisaillement de poinçonnage ont un impact plus important sur la perte du noyau de fer. La découpe dans le sens de laminage de la tôle d'acier au silicium et le traitement thermique de la tôle de poinçonnage en acier au silicium peuvent réduire la perte de 10 à 20 %.