Материал сердечника статора генератора: как правильно выбрать электротехническую сталь

Что должен дать материал

Сердечник статора должен быть магнитно открыт для потока, проходящего вокруг ярма и через зубцы, и магнитно закрыт для переменного поля, которое в противном случае привело бы к образованию вихревых токов внутри стали. Легирование и ламинирование — два стандартных способа разрешения этого противоречия.

• Поляризация насыщения: потолок плотности потока до того, как сталь перестанет вести себя как хороший магнитный путь.
• Удельные потери в сердечнике в Вт/кг, указанные для указанной поляризации и частоты.
• Магнитная проницаемость при рабочей плотности потока, которая задает необходимый машине ток намагничивания.
• Сопротивление, которое подавляет потери на вихревые токи и падает с уменьшением содержания кремния.
• Коэффициент укладки — доля объема сердцевины, которая на самом деле представляет собой сталь, а не покрытие и воздушные зазоры.
• Перфорируемость, потому что хорошая магнитная марка, которая рвется во время гашения, не является хорошей маркой.

В котировке обычно доминируют потери в рабочей точке и коэффициент стакинга. Проницаемость имеет наибольшее значение там, где воздушный зазор мал и бюджет намагничивания ограничен.

Когда неориентированной стали недостаточно

Некоторые конструкции превосходят возможности стандартной кремниевой стали, обычно потому, что ограничения по частоте, плотности потока или массе необычайно агрессивны.

• Электромагнитное чистое железо: насыщение около 2,1 Тл с отличной проницаемостью, но низкое удельное сопротивление ограничивает его использование тонкими датчиками или магнитными цепями со смещением постоянного тока.
• Железо-кобальтовые сплавы: насыщение в диапазоне 2,3-2,4 Тл, самое высокое среди коммерческих магнитомягких материалов, используемых там, где масса и объем имеют решающее значение.
• Магнитомягкие композиты: частицы железа с покрытием, спрессованные до определенной формы, обеспечивают трехмерные пути потока за счет более низкой проницаемости и более высоких потерь на гистерезис.
• Аморфная и нанокристаллическая лента: очень низкие потери на килограмм при высокой частоте, но коэффициент накопления около 0,8 удерживает ее в небольших сердцевинах.

Потери в сердечнике указаны для поляризации и частоты, выбранных заводом для его технических данных. Ваш генератор работает на той поляризации и частоте, которые выбраны в вашей конструкции. Расстояние между этими двумя точками — вот где живут сюрпризы.

Четыре решения по порядку

Проработайте их последовательно и остановитесь, когда кривая затрат выровняется.

1. Рабочая частота. Он определяет компонент потерь, вызванный вихревыми токами, и, следовательно, устанавливает потолок толщины, прежде чем принимать во внимание что-либо еще.
2. Плотность потока и запас насыщения. Оставляйте запас выше рабочей точки, особенно в машинах, которые испытывают кратковременную перегрузку или воздействие поля.
3. Бюджет потерь в ваттах. Преобразуйте Вт/кг в общие потери в сердечнике для реальной батареи и сравните их с целевым показателем эффективности, а не с чьей-либо кривой.
4. Маршрут производства и поставки. Спор о толщине 0,35 мм бессмысленен, если требуемая ширина или покрытие рассчитаны на двенадцать недель.

Куда придут эти решения, зависит от машины, и Руководство по выбору материала сердечника статора генератора с проработанными сравнениями обычно быстрее, чем повторение упражнения из первых принципов.

Толщина, покрытия и существенные допуски

Изоляция поверхности – вот что делает ламинирование эффективным. Органические покрытия тонкие, свариваемые и недорогие, но ограничивают температуру отжига; Полуорганические и неорганические покрытия выдерживают отжиг для снятия напряжений и обеспечивают более высокое межламинарное сопротивление, но при этом увеличиваются затраты на фактор штабелирования и износ инструмента.

Независимо от марки, эти значения относятся к чертежу, а не к заводским настройкам по умолчанию.

• Высота заусенцев после вырубки обычно поддерживается ниже 0,05 мм, чтобы ограничить межламинарные замыкания.
• Сопротивление изоляции покрытия на единицу площади указано, а не предполагается.
• Допуск по толщине, обычно плюс-минус 0,01 мм на полосе толщиной 0,35-0,50 мм.
• Плоскостность и развал, которые определяют, будет ли автоматическое штабелирование работать на скорости или останавливаться для регулировки.
• Коэффициент укладки обычно составляет от 0,95 до 0,98 в зависимости от толщины и покрытия.

Соответствие класса машине

Семейства генераторов настолько различаются, что рекомендация по одному классу больше вводит в заблуждение, чем помогает.

Ветровые и гидрогенераторы

Большой диаметр, низкая скорость и большое количество полюсов смещают приоритет на стоимость штабелирования, транспортировку и концентричность. Неориентированная сталь толщиной 0,50-0,65 мм с полуорганическим покрытием встречается часто, и потери на килограмм редко являются решающим фактором.

Резервные и промышленные генераторы переменного тока

Фиксированная частота 50 или 60 Гц, продуманная конструкция и серьезное ценовое давление: обычно побеждает полностью обработанная неориентированная сталь толщиной 0,50 мм со стандартным органическим покрытием, и усилия направлены на коэффициент штабелирования и процент брака, а не на экзотические марки.

Высокоскоростные и автомобильные генераторы

Как только частота превышает несколько сотен герц, потери на вихри растут быстрее, чем потери на гистерезис, и толщина становится доминирующим рычагом. Обычной отправной точкой является тонкая полоска с высоким содержанием кремния и неорганическим покрытием, выдерживающим отжиг.

Квалификация и тестирование перед выпуском тома

Сертификаты материала подтверждают полосу, а не сердцевину. Оба нуждаются в проверке.

• Сертификат завода, в котором указаны потери при вашей поляризации и частоте, с указанием стандарта испытаний.
• Тип и вес покрытия регистрируются вместе с сопротивлением изоляции на единицу площади.
• Согласован метод укладки, при этом потери измеряются на образце керна, построенном в процессе производства.
• Параллельно квалифицировался второй источник, особенно для тонких толщин и неорганических покрытий.

Сердечник, потери потока которого в 1,05 раза превышают номинальный, при номинальной частоте после трех термических циклов, как правило, готов к выпуску прототипа. Все, что проходит только на бумаге, таковым не является.