Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
Si vous travaillez avec des moteurs électriques ou si vous souhaitez mieux les comprendre, cet article est fait pour vous. Choisir la bonne nuance d'acier pour tôles de moteur est très important. Il peut faire tourner un moteur à plein régime ou gaspiller de l'énergie. Dans cet article, vous découvrirez ce qu'il faut savoir sur l'acier électrique. Vous apprendrez comment sélectionner le meilleur acier de laminage pour vos besoins. Cela permettra à vos moteurs de fonctionner avec une meilleure efficacité.
Lorsqu'on parle d'un moteur, on pense souvent à la puissance qu'il procure. Mais à l'intérieur, c'est un acier particulier qui est utilisé. Il s'agit de l'acier électrique, également connu sous le nom d'acier laminé ou d'acier au silicium. Il ne s'agit pas de n'importe quel acier. Il est conçu pour avoir de bonnes propriétés magnétiques. Les tôles sont de fines feuilles de cet acier. Nous empilons de nombreuses tôles pour fabriquer les pièces d'un moteur, comme le stator et le rotor.
Imaginez un feuilletage comme une fine tranche de pain. On empile plusieurs tranches pour obtenir un pain. Dans un moteur, ces tôles guident le champ magnétique. La qualité de l'acier électrique nous renseigne sur sa qualité et ses performances. Il existe de nombreuses qualités différentes et il est essentiel de choisir la bonne. La qualité de l'acier influe sur la quantité d'énergie consommée par le moteur. Une bonne qualité d'acier laminé signifie moins d'énergie gaspillée.
Cet acier électrique est généralement un alliage de fer. Cela signifie qu'il s'agit principalement de fer auquel sont ajoutés d'autres éléments, comme le silicium. La façon dont ces tôles sont fabriquées et leur épaisseur sont très importantes. Nous devons isoler chaque tôle de la suivante. Cela permet de réduire les pertes d'énergie appelées pertes par courants de Foucault. Comprendre la qualité de l'acier des tôles nous permet donc de construire des moteurs plus performants et plus efficaces.
Le silicium est un ingrédient clé de l'huile d'olive. acier au siliciumIl s'agit d'un type d'acier électrique. L'ajout de silicium au fer en améliore les propriétés magnétiques. Le silicium a notamment pour effet d'augmenter la résistivité électrique de l'acier. Une résistivité plus élevée est une bonne chose car elle permet de réduire les pertes dans le noyau. La perte dans le noyau est l'énergie perdue sous forme de chaleur dans le noyau du moteur. Pour obtenir un bon rendement, nous voulons que les pertes dans le noyau soient faibles.
La teneur en silicium de l'acier au silicium peut varier. En général, elle est de quelques pour cent. Plus de silicium signifie généralement moins de pertes dans le noyau. Mais trop de silicium peut rendre l'acier électrique plus difficile à poinçonner ou à estamper dans les formes de laminage. Les fabricants doivent donc trouver un bon équilibre. Le silicium contribue également à rendre les propriétés magnétiques de l'acier plus stables dans le temps.
Ainsi, lorsque vous voyez "acier au silicium" ou "acier électrique" pour une tôle de moteur, n'oubliez pas que le silicium n'est pas là pour rien. Il contribue au bon fonctionnement du moteur en contrôlant le champ magnétique et en réduisant le gaspillage d'énergie. La teneur en silicium est un facteur important lorsqu'un fabricant décide de la qualité d'acier à produire. Cet alliage spécial de fer et de silicium est un élément essentiel des moteurs électriques et des générateurs.
Oui, l'orientation du grain dans l'acier électrique a beaucoup d'importance ! Je m'explique. L'acier est constitué de minuscules cristaux appelés grains. Dans certains types d'acier électrique, ces grains sont alignés dans une direction spécifique. C'est ce qu'on appelle l'acier électrique à grains orientés. Ce type d'acier possède d'excellentes propriétés magnétiques dans le sens où les grains sont roulés. Il est souvent utilisé dans un transformateur où le champ magnétique suit une trajectoire déterminée.
Pour de nombreux moteurs, en particulier ceux où le champ magnétique doit tourner ou aller dans plusieurs directions, nous utilisons autre chose. Il s'agit souvent d'acier non orienté (ou NGOES - Acier électrique à grains non orientés). Dans cet acier électrique, les grains ne sont pas alignés dans une direction particulière. Cela signifie que ses propriétés magnétiques sont plus isotropes, ou similaires dans toutes les directions dans le plan de la tôle. Cette caractéristique est très utile pour les pièces du rotor et du stator d'un moteur.
Par conséquent, lorsque vous choisissez une nuance d'acier électrique, il est important de tenir compte de l'orientation du grain. Si la densité du flux magnétique doit être élevée dans une direction, l'acier électrique à grains orientés peut être une bonne solution. Mais pour la plupart des applications de moteurs où le champ change de direction, l'acier non orienté (NGOES) est généralement le meilleur choix pour les tôles. Ce choix a une incidence sur le rendement et les pertes du noyau.
Lorsque vous vous intéressez à l'acier électrique pour les tôles de moteurs, vous entendez parler d'acier "entièrement transformé" et d'acier "semi-transformé". Quelle est la différence ? L'acier électrique entièrement transformé est prêt à l'emploi dès sa sortie de l'aciérie. Le fabricant a déjà effectué tous les traitements thermiques nécessaires, comme un recuit, pour lui conférer ses propriétés magnétiques finales. Il suffit de poinçonner ou de découper au laser les tôles, de les empiler et le tour est joué. Cela facilite la fabrication.
L'acier électrique semi-transformé, quant à lui, nécessite davantage de travail après la réalisation des tôles. Les propriétés magnétiques ne sont pas entièrement développées lorsque vous l'obtenez. Après avoir estampillé ou découpé les tôles, vous devez généralement les recuire. Cette étape du traitement thermique est cruciale. Elle permet d'atténuer les tensions dues à la découpe et de développer les propriétés magnétiques souhaitées, telles qu'une faible perte de noyau et une perméabilité magnétique élevée. Ce dernier recuit est souvent effectué dans une atmosphère spéciale de décarburation, parfois avec de l'hydrogène, afin d'éliminer tout carbone résiduel.
Le choix entre l'acier électrique entièrement transformé et l'acier électrique semi-transformé dépend de l'application et de la configuration de la fabrication. Les nuances entièrement transformées sont plus faciles à utiliser si vous ne souhaitez pas effectuer le recuit final. Mais l'acier semi-transformé peut parfois offrir de meilleures propriétés magnétiques après un traitement thermique minutieux. Il peut également être plus adapté aux formes complexes de laminage, car il est plus souple avant le recuit final. Les deux types d'acier sont des qualités importantes d'acier électrique.
Le choix de la bonne nuance d'acier pour l'application de votre moteur est une décision importante. Quelles sont les exigences de ce moteur ? S'agit-il d'un moteur à haut rendement ? Fonctionne-t-il à haute fréquence ? Quel est l'objectif en termes de perte de noyau ? Les réponses vous aideront à sélectionner le meilleur acier électrique. L'ASTM (American Society for Testing and Materials) fournit des normes qui définissent les différentes qualités. Ces normes ASTM permettent de comparer les propriétés magnétiques.
Par exemple, si vous avez besoin d'une perte de noyau très faible pour un moteur à haut rendement, vous rechercherez une nuance d'acier électrique connue pour cela. Cela signifie souvent un acier au silicium avec une bonne teneur en silicium et une épaisseur contrôlée. Le manuel ou les fiches techniques du fabricant sont très utiles. Ils énumèrent les propriétés magnétiques telles que la perte dans le noyau (souvent en watts par livre ou en watts par kilogramme à une certaine densité de flux magnétique comme 1,5 tesla et à une fréquence comme 60 Hz) et la perméabilité magnétique.
Pensez également à la température de fonctionnement et aux besoins mécaniques. Certaines nuances d'acier supportent mieux les contraintes. Vous devez également réfléchir à la manière dont vous allez fabriquer les tôles. Les poinçonnerez-vous ou utiliserez-vous un laser ? Certaines nuances d'acier électrique sont plus adaptées à certaines méthodes de découpe. Un choix judicieux permet d'obtenir de bonnes performances et un bon rendement du moteur. Il s'agit d'un élément clé de la conception du moteur.
Il existe de nombreuses qualités différentes d'acier électrique, ce qui peut sembler déroutant. Mais nous pouvons les regrouper. Nous avons l'acier électrique à grains orientés et l'acier non orienté (NGOES). Au sein de l'acier électrique non orienté, il existe de nombreuses qualités. Ces qualités sont souvent désignées par des codes ASTM. Les codes indiquent généralement la perte de cœur maximale de cette nuance d'acier. Un chiffre plus bas signifie souvent une perte de cœur plus faible et une meilleure qualité.
Ces qualités d'acier électrique diffèrent par leur teneur en silicium, leur épaisseur et leur traitement. Par exemple, certains aciers électriques peuvent contenir environ 1% de silicium, tandis que d'autres peuvent en contenir 3% ou plus. L'épaisseur des tôles peut varier de très fine (comme 0,1 mm) pour les utilisations à haute fréquence, à plus épaisse (comme 0,65 mm) pour d'autres applications. Les tôles plus fines permettent généralement de réduire les pertes par courants de Foucault, en particulier à haute fréquence.
La composition de l'alliage comprend également de petites quantités d'autres éléments tels que le manganèse ou l'aluminium, en plus du fer et du silicium. Chaque nuance d'acier est conçue pour répondre à certains besoins de performance. Par conséquent, lorsque vous examinez les différentes nuances, vérifiez leurs spécifications en matière de perte de noyau, de densité de flux magnétique et de perméabilité magnétique. Cela vous aidera à trouver un acier électrique adapté à votre moteur ou à votre transformateur. Il est important que le fabricant fournisse des nuances homogènes.
Les propriétés magnétiques sont extrêmement importantes lors du choix de l'acier de laminage pour un moteur. L'intérêt de l'utilisation d'un acier électrique spécial réside dans ses propriétés magnétiques. L'acier du noyau du moteur (le stator et le rotor) doit guider le champ magnétique avec une perte d'énergie aussi faible que possible. De bonnes propriétés magnétiques se traduisent par un meilleur rendement du moteur.
Les principales propriétés magnétiques à rechercher sont une faible perte de noyau, une perméabilité magnétique élevée et une densité de flux magnétique à saturation élevée. La perte de noyau est l'énergie perdue sous forme de chaleur dans l'acier de laminage lorsqu'il est magnétisé. Nous voulons qu'elle soit aussi faible que possible. La perméabilité magnétique indique la facilité avec laquelle l'acier électrique peut être magnétisé. Une perméabilité élevée est préférable. La densité de flux de saturation est le champ magnétique maximal que l'acier peut supporter avant qu'il ne cesse de s'intensifier.
Ces propriétés magnétiques dépendent de la qualité de l'acier, de sa teneur en silicium, de son épaisseur et de tout traitement thermique. Le fabricant testera l'acier et fournira des données sur ces propriétés. Lorsque vous choisirez votre acier de tôlerie, vous comparerez ces valeurs pour vous assurer que l'acier est utilisé efficacement dans la conception de votre moteur afin d'obtenir les performances souhaitées. Trouver la bonne qualité d'acier électrique est une question d'équilibre.
Voilà une question intéressante ! Les métaux amorphes, parfois appelés verre métallique, sont un type particulier d'alliage. Contrairement à l'acier électrique ordinaire qui possède une structure cristalline, les métaux amorphes n'ont pas de structure cristalline. Cette structure unique leur confère une très faible perte dans le noyau, en particulier à haute fréquence. Ainsi, pour certaines applications de moteurs et de transformateurs, les alliages amorphes peuvent représenter un grand avantage pour les tôles.
Cependant, l'acier de laminage amorphe pose également des problèmes. Il est souvent plus fragile que l'acier au silicium. Il peut donc être plus difficile de le poinçonner ou de l'estamper pour obtenir des formes de laminage. Il peut également être plus cher. En raison de sa finesse et de sa fragilité, sa manipulation au cours de la fabrication du moteur nécessite des précautions particulières. La densité de flux magnétique à saturation de certains alliages amorphes peut également être inférieure à celle de certains aciers au silicium de qualité supérieure.
Ainsi, si les tôles amorphes offrent une perte de noyau étonnamment faible et peuvent améliorer l'efficacité de certaines conceptions de moteurs, elles ne constituent pas un simple remplacement de tout l'acier électrique. Il convient d'évaluer les avantages par rapport aux coûts et aux difficultés de fabrication. Pour les moteurs à très haut rendement ou à haute fréquence, il s'agit certainement d'un élément à prendre en considération. Ce type d'acier peut réellement améliorer les performances.
La fabrication d'acier électrique pour les tôles est un processus assez particulier. Elle commence par la fusion d'un fer de haute pureté. Ensuite, des éléments comme le silicium (et parfois d'autres comme le manganèse ou l'aluminium) sont ajoutés pour créer l'alliage souhaité. La quantité de carbone doit être maintenue à un niveau très bas, car le carbone nuit au vieillissement magnétique et aux propriétés magnétiques.
Ensuite, l'acier fondu est coulé, puis laminé à chaud et à froid en feuilles minces. Ce processus de laminage est très important. Pour l'acier électrique à grains orientés, des étapes spéciales de laminage et de recuit sont utilisées pour aligner la structure des grains. Pour tous les aciers électriques, l'épaisseur finale est soigneusement contrôlée. Après le laminage, l'acier subit souvent un processus de recuit. Ce traitement thermique permet d'améliorer les propriétés magnétiques en augmentant la taille des grains et en réduisant les contraintes.
Enfin, les tôles d'acier électrique sont souvent recouvertes d'une fine couche isolante. Ce revêtement est important car lorsque les tôles sont empilées dans un noyau de moteur, il contribue à les isoler les unes des autres. Cela permet de réduire les pertes par courants de Foucault. Le fabricant doit contrôler soigneusement chaque étape afin de produire un acier de laminage de haute qualité présentant des propriétés magnétiques et mécaniques constantes. Cela permet de s'assurer que la qualité de l'acier est conforme aux normes telles que l'ASTM.
L'épaisseur de la tôle de votre moteur est très importante pour son efficacité ! Voici pourquoi : lorsqu'un champ magnétique change dans l'acier électrique d'un moteur, il crée de petits courants électriques tourbillonnants appelés courants de Foucault. Ces courants de Foucault entraînent une perte d'énergie, qui se traduit par de la chaleur. Il s'agit d'une partie des pertes dans le cœur du moteur.
L'une des meilleures façons de réduire ces pertes par courants de Foucault est d'utiliser des tôles plus fines. C'est comme si vous coupiez une pomme de terre en tranches. Les tranches plus fines cuisent plus vite. Les tôles plus fines rendent plus difficile la formation de ces grands courants de Foucault. Ainsi, une stratification d'une épaisseur de 0,35 mm, par exemple, présentera généralement des pertes par courants de Foucault plus faibles qu'une stratification d'une épaisseur de 0,50 mm, en particulier à des fréquences plus élevées (60 Hz ou plus).
Bien entendu, l'utilisation de laminés plus fins signifie qu'il en faut davantage pour obtenir la même taille d'âme. Cela peut augmenter le coût et rendre l'empilage un peu plus complexe. Mais pour de nombreux moteurs, en particulier ceux qui visent un rendement élevé ou qui fonctionnent à des vitesses ou à des fréquences plus élevées, le choix d'une nuance d'acier électrique avec la bonne épaisseur est essentiel. Il s'agit d'équilibrer les performances et le coût afin d'obtenir le meilleur résultat pour votre application spécifique. Le fabricant proposera différentes nuances avec diverses options d'épaisseur.
Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
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