วิธีลดการสูญเสียเหล็กในมอเตอร์?

วิธีการลดการสูญเสียเหล็กในการออกแบบทางวิศวกรรม

วิธีพื้นฐานที่สุดคือการทราบสาเหตุของการใช้เหล็กจำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็นความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กสูง ความถี่สูง หรือการอิ่มตัวเฉพาะจุดรุนแรงเกินไป เป็นต้น แน่นอนว่าตามวิธีการปกติแล้ว ในด้านหนึ่งจำเป็นต้องจำลองให้ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และในอีกด้านหนึ่ง เทคโนโลยีการประสานงานกระบวนการจะช่วยลดการใช้เหล็กเพิ่มเติมลง ตามวิธีการที่พบได้ทั่วไปคือการเพิ่มการใช้แผ่นเหล็กซิลิคอนคุณภาพดี เพื่อให้สามารถจำแนกประเภทผลิตภัณฑ์ได้ดียิ่งขึ้นสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน

1. วงจรแม่เหล็กที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม

การปรับวงจรแม่เหล็กให้เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรับคุณสมบัติไซน์ของสนามแม่เหล็กให้เหมาะสมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง ไม่ใช่แค่สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำความถี่คงที่เท่านั้น มอเตอร์ซิงโครนัสเหนี่ยวนำความถี่แปรผันก็มีความสำคัญเช่นกัน ผมเคยสร้างมอเตอร์สองตัวที่มีประสิทธิภาพต่างกันเพื่อลดต้นทุนในอุตสาหกรรมเครื่องจักรสิ่งทอ แน่นอนว่าสิ่งที่สำคัญที่สุดคือต้องไม่มีขั้วเอียง ส่งผลให้สนามแม่เหล็กในช่องว่างอากาศไม่สม่ำเสมอแบบไซน์ เนื่องจากทำงานในสภาวะความเร็วสูง การสิ้นเปลืองเหล็กจึงค่อนข้างมาก ดังนั้นการสูญเสียของมอเตอร์ทั้งสองตัวจึงสูงมาก และในที่สุด หลังจากคำนวณย้อนกลับหลายๆ ครั้ง ก็พบว่าการสิ้นเปลืองเหล็กของมอเตอร์ภายใต้การควบคุมด้วยอัลกอริทึมนั้นมากกว่า 2 เท่า นี่จึงเป็นเครื่องเตือนใจว่า เมื่อคุณสร้างมอเตอร์ควบคุมความเร็วแบบแปลงความถี่ คุณต้องใช้อัลกอริทึมควบคุมแบบเชื่อมโยงด้วย

2. ลดความหนาแน่นของสนามแม่เหล็ก

วิธีพื้นฐานที่สุดคือการทราบสาเหตุของการใช้เหล็กจำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็นความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กสูง ความถี่สูง หรือการอิ่มตัวเฉพาะจุดรุนแรงเกินไป เป็นต้น แน่นอนว่าตามวิธีการปกติแล้ว ในด้านหนึ่งจำเป็นต้องจำลองให้ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และในอีกด้านหนึ่ง เทคโนโลยีการประสานงานกระบวนการจะช่วยลดการใช้เหล็กเพิ่มเติมลง ตามวิธีการที่พบได้ทั่วไปคือการเพิ่มการใช้แผ่นเหล็กซิลิคอนคุณภาพดี เพื่อให้สามารถจำแนกประเภทผลิตภัณฑ์ได้ดียิ่งขึ้นสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน

3. วงจรแม่เหล็กที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม

การปรับวงจรแม่เหล็กให้เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรับคุณสมบัติไซน์ของสนามแม่เหล็กให้เหมาะสมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง ไม่ใช่แค่สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำความถี่คงที่เท่านั้น มอเตอร์ซิงโครนัสเหนี่ยวนำความถี่แปรผันก็มีความสำคัญเช่นกัน ผมเคยสร้างมอเตอร์สองตัวที่มีประสิทธิภาพต่างกันเพื่อลดต้นทุนในอุตสาหกรรมเครื่องจักรสิ่งทอ แน่นอนว่าสิ่งที่สำคัญที่สุดคือต้องไม่มีขั้วเอียง ส่งผลให้สนามแม่เหล็กในช่องว่างอากาศไม่สม่ำเสมอแบบไซน์ เนื่องจากทำงานในสภาวะความเร็วสูง การสิ้นเปลืองเหล็กจึงค่อนข้างมาก ดังนั้นการสูญเสียของมอเตอร์ทั้งสองตัวจึงสูงมาก และในที่สุด หลังจากคำนวณย้อนกลับหลายๆ ครั้ง ก็พบว่าการสิ้นเปลืองเหล็กของมอเตอร์ภายใต้การควบคุมด้วยอัลกอริทึมนั้นมากกว่า 2 เท่า นี่จึงเป็นเครื่องเตือนใจว่า เมื่อคุณสร้างมอเตอร์ควบคุมความเร็วแบบแปลงความถี่ คุณต้องใช้อัลกอริทึมควบคุมแบบเชื่อมโยงด้วย

4. ลดความหนาแน่นของสนามแม่เหล็ก

การเพิ่มความยาวของแกนเหล็กหรือการเพิ่มพื้นที่นำไฟฟ้าของวงจรแม่เหล็กจะช่วยลดความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กได้ แต่ปริมาณเหล็กที่ใช้ในมอเตอร์ก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย

5. ลดความหนาของเศษเหล็กเพื่อลดการสูญเสียของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

หากใช้แผ่นเหล็กซิลิคอนรีดเย็นแทนแผ่นเหล็กซิลิคอนรีดร้อน จะสามารถลดความหนาของแผ่นเหล็กซิลิคอนลงได้ แต่แผ่นเหล็กแกนกลางที่บางลงจะทำให้มีเศษเหล็กมากขึ้น และต้นทุนการผลิตมอเตอร์ก็จะสูงขึ้นด้วย

6. แผ่นเหล็กซิลิคอนรีดเย็นที่มีค่าการซึมผ่านของแม่เหล็กที่ดีถูกนำมาใช้เพื่อลดการสูญเสียฮิสเทรีซิส

7. สารเคลือบฉนวนชิปเหล็กประสิทธิภาพสูง

8. เทคโนโลยีการอบชุบความร้อนและการผลิต

9. ความเค้นตกค้างหลังจากการกลึงเศษเหล็กจะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อการสูญเสียของมอเตอร์ และทิศทางการตัดและความเค้นเฉือนจากการเจาะมีอิทธิพลอย่างมากต่อการสูญเสียของแกนเหล็กในระหว่างการกลึงแผ่นเหล็กซิลิคอน การตัดตามทิศทางการรีดของแผ่นเหล็กซิลิคอนและการอบชุบความร้อนของแผ่นเหล็กซิลิคอนที่เจาะแล้วสามารถลดการสูญเสียได้ 10% ถึง 20%