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.
La plupart des comparaisons entre l'enroulement en épingle à cheveux et le fil rond s'arrêtent au remplissage du cuivre. C'est trop tôt. Le véritable clivage commence au niveau du pile de laminageLes facteurs à prendre en compte sont : l'ouverture de la fente, la forme de la gaine, la sensibilité aux bavures, le chemin d'insertion, l'état des bords d'extrémité et la quantité de variations de processus que la pile peut absorber avant que le rendement ne commence à diminuer. L'épingle à cheveux permet généralement d'augmenter le remplissage des fentes, de raccourcir les enroulements d'extrémité et d'obtenir un boîtier en cuivre plus compact. Le fil rond achète généralement une plus grande liberté d'enroulement et un empilage qui pardonne davantage. Il ne s'agit pas de différences marketing. Il s'agit de différences au niveau de l'outillage, de la ferraille et de la durée de vie.
Lorsque nous examinons un nouveau programme de stator, nous ne demandons pas d'abord “fil plat ou fil rond”. Nous nous demandons ce à quoi la pile de tôles doit résister. Les bords tranchants de la fente, le plissement de la gaine, l'accessibilité de la bouche de la fente, le retour élastique local pendant l'insertion, la séparation de phase à l'intérieur de la fente et, plus tard, les contraintes d'isolation induites par le PWM. Le choix du bobinage modifie tous ces éléments.
Avec un fil rond, la pile est généralement plus tolérante à la dérive géométrique. Le conducteur est plus petit, plus souple, plus facile à guider et à redistribuer dans la fente. Avec les fils en épingle à cheveux, la forme du conducteur commence à dicter la forme de la fente. Les angles sont plus importants. La rectitude de la pile est plus importante. La répétabilité d'une fente à l'autre est plus importante. Un empilement de laminage qui est techniquement “conforme au dessin” peut néanmoins être un mauvais empilement pour le fil plat si le revêtement se plie mal, si le bord de la pointe de la dent marque l'émail, ou si l'embouchure de la fente donne juste assez d'accès pour un lot de production et pas pour le suivant.
C'est pourquoi le passage d'un fil rond à une épingle à cheveux est rarement un changement de fil uniquement. Il s'agit généralement d'un modification de l'architecture des fentes. Dans de nombreux stators à fil plat, l'insertion axiale devient intéressante et la disposition de l'isolation évolue vers une enveloppe plus complète du conducteur à l'intérieur de la fente. Dans les stators à fil rond, le papier de la fente en forme de U et une fermeture ultérieure de la fente sont courants parce que l'enroulement est attiré dans la fente par le côté intérieur du stator et peut partager la fente avec des séparateurs lorsque la gestion des phases l'exige.
Hairpin aime la densité du cuivre. La pile de laminage en fait les frais.
Les constructions typiques en fil rond distribué se situent souvent autour d'une plage de remplissage de fente inférieure à celle des conducteurs rectangulaires, tandis que le fil rectangulaire pousse couramment dans la bande de 0,6 à 0,7, et certaines routes avancées en fil plat vont encore plus haut. Ce remplissage plus élevé est réel. Mais elle n'a d'importance que si la géométrie de la fente, l'enveloppe isolante et la méthode d'insertion peuvent la supporter sans ronger l'émail ou provoquer un compactage instable à l'extrémité des dents.
Pour le fil rond classique, les ingénieurs disposent souvent d'une plus grande liberté dans l'ouverture des fentes et le nombre de tours. Pour les fils en épingle à cheveux traditionnels, la flexibilité du nombre de tours est plus étroite, et certaines configurations sont naturellement soumises à des contraintes de tours pairs. L'empilement de tôles n'est donc pas seulement dimensionné en fonction de la surface de cuivre ; il est dimensionné en fonction du nombre de couches réalisables, de la logique de croisement et de la géométrie de jonction à l'extérieur de l'empilement. Cela réduit la fenêtre de conception, un peu, puis beaucoup.
Il y a un autre problème. Dans certains procédés de fabrication de fils plats continus, la pile a besoin d'une fente radialement ouverte et d'un accès proche de la largeur du conducteur, plus une petite marge de dégagement pour l'insertion. L'ouverture de la fente peut donc être plus large que ce que le concepteur électromagnétique préférerait. Des ouvertures plus larges peuvent légèrement aggraver le comportement des courants de Foucault, le cogging et le comportement du bruit si le reste de la conception n'est pas ajusté. La pile de tôles devient donc une négociation entre l'accès à la fabrication et la propreté magnétique.
Pour les programmes de fils plats, nous considérons l'isolation des fentes comme faisant partie de la conception de la pile, et non comme un consommable ultérieur. La gaine remplit plusieurs fonctions à la fois : isolation de la masse contre l'acier, protection contre l'abrasion pendant l'insertion, séparation des conducteurs, contrôle du chevauchement et, parfois, logique de fermeture de la fente. Les études de production actuelles montrent que les gaines en forme de O sont courantes dans les stators à fil plat parce qu'elles maintiennent les phases séparées de la pile de tôles sur une plus grande partie du périmètre du conducteur. Les concepts en forme de B peuvent ajouter une protection de conducteur à conducteur, mais ils coûtent de l'espace en cuivre et sont plus difficiles à automatiser proprement. Les fils ronds sont plus souvent isolés par des fentes en forme de U et des séparateurs de phases lorsque cela est nécessaire.
Cela signifie que le fournisseur de pelliculage ne peut pas se contenter de tenir compte de la largeur des dents et de la longueur de la pile. La qualité des bords d'extrémité est importante. La texture de la paroi de la fente est importante. L'uniformité des rayons d'angle est importante. Sur les fils plats, un petit défaut à l'extrémité axiale de la pile peut devenir un point de coupe répétable de la gaine. Les études de processus sur l'isolation des fentes pour les stators à fil plat indiquent que les dommages au niveau des bords d'extrémité, les fissures, les plis, les poches d'air et la dérive de la position du papier sont des caractéristiques de qualité réelles, et non des caractéristiques cosmétiques.
Chaque pile de stator a besoin d'un contrôle des bavures. L'épingle à cheveux ne fait qu'aggraver la pénalité.
Avec un fil rond, le faisceau de conducteurs et le système de gaine peuvent absorber davantage d'irrégularités locales avant qu'un dommage n'apparaisse. Ce n'est pas illimité. Plus indulgent, oui. Avec le fil en épingle à cheveux, la face du conducteur est plus large, plus rigide et moins encline à contourner un défaut de bord local. En termes de production, la bavure de la fente, le roulis de la matrice et la netteté de la face d'extrémité cessent d'être des données d'inspection et deviennent un prédicteur de rendement. Il en va de même pour la qualité de la compression de la pile : si la gorge de la fente varie parce que la pile n'est pas posée comme un seul corps propre, la force d'insertion cesse d'être stable. Les dommages causés à l'isolation deviennent alors aléatoires. Les dommages aléatoires sont coûteux.
Pour nos piles de laminage, cela modifie généralement la logique d'approbation. Nous nous intéressons moins aux dimensions nominales imprimées isolément qu'à la fente en tant que trajectoire formée : bord d'entrée, rectitude de la paroi, racine de la dent, bord d'extrémité et ce que la doublure voit pendant le mouvement. C'est cette pile que l'équipe de bobinage achète.
L'épingle à cheveux apporte un réel avantage thermique et de résistance au courant continu dans de nombreuses conceptions, car plus de cuivre se trouve à l'endroit où la fente peut rejeter la chaleur et parce que les enroulements d'extrémité peuvent être plus courts. Mais les conducteurs plats subissent également plus de pertes en courant alternatif à des fréquences électriques plus élevées si la section du conducteur est trop grande ou si la disposition des fentes est mal choisie. Une solution reconnue consiste à augmenter le nombre de couches de conducteurs et à réduire la hauteur ou la section de chaque conducteur afin d'atténuer les effets de peau et de proximité. Il ne s'agit pas d'une solution pour le bobinage uniquement. Elle se répercute directement sur les proportions des fentes de la pile de laminage et sur l'emballage de l'isolant.
Il ne faut donc pas vendre une pile de fils plats sur la base du seul facteur de remplissage. Une fente profonde et étroite qui permet de diviser la section du conducteur peut améliorer le comportement des pertes à haute fréquence, mais elle resserre également la formation de la gaine et augmente la sensibilité à la rectitude de la fente. Une fente plus large et moins profonde peut être plus facile à fabriquer, mais elle pénalise les pertes en courant alternatif. Il n'existe pas de “meilleure fente” universelle. Il n'y a qu'une pile adaptée au cycle d'entraînement et à l'itinéraire de production réel.
Les programmes en épingle à cheveux comportent souvent de nombreux points de soudure ou joints. Cela ajoute à la complexité du processus et peut affecter la fiabilité si l'isolation est soumise à des contraintes lors du formage, du dénudage, de la torsion ou du soudage. Ainsi, même si la soudure se situe au-delà de la longueur de laminage active, la pile la ressent indirectement : plus la sortie du conducteur de la pile est droite et cohérente, moins la station de jonction a besoin de compensation et moins il y a de risques de charger le système d'isolation avant que la station d'essai électrique ne le voie.
C'est l'une des raisons pour lesquelles nous préférons discuter de la pile de laminage, de la gaine et de l'itinéraire d'enroulement dans le cadre d'un seul examen de la conception. Des équipes séparées engendrent des coûts cachés. En général, pas le premier jour. Plus tard.
| Point de conception | Enroulement du fil rond | Bobinage en épingle à cheveux / fil plat | Ce que cela signifie pour les piles de laminage |
|---|---|---|---|
| Comportement typique de remplissage d'une fente | Plus bas, souvent autour de 0.35-0.45 dans de nombreuses versions distribuées | Plus haut, souvent autour de 0,6-0,7 ; les itinéraires avancés en fil de fer plat peuvent aller plus haut. | Le fil plat pousse plus fort sur l'utilisation des fentes, mais la qualité de la pile doit supporter le remplissage sans endommager le revêtement ou l'émail. |
| Logique d'insertion | Généralement introduit dans la fente par la face interne du stator | Insertion souvent axiale pour une épingle à cheveux standard ; certaines voies continues nécessitent un accès radial. | L'ouverture de la fente, la conception de l'extrémité de la dent et l'accessibilité de la pile dépendent de l'itinéraire du processus |
| Style d'isolation des fentes | Le revêtement en forme de U et les séparateurs de phase optionnels sont courants. | La gaine en forme de O est largement privilégiée ; les schémas de séparation des conducteurs supplémentaires compromettent le facteur de remplissage. | La géométrie de la gaine devient une caractéristique de l'empilement de premier ordre dans le fil plat |
| Sensibilité de la tolérance | Plus indulgent | Moins indulgente | Les bavures, la netteté des arêtes, la rectitude des fentes et la compression de la pile sont plus importantes avec le fil plat. |
| Compromis électrique | Une plus grande liberté d'enroulement et des conducteurs plus petits améliorent le comportement des pertes en courant alternatif | Meilleur conditionnement en courant continu et meilleur chemin thermique, mais la perte en courant alternatif à haute fréquence peut augmenter si la section du conducteur est trop grande. | Les proportions des fentes doivent concilier la facilité de fabrication et la perte de fréquence |
| Liberté de conception | Flexibilité élevée du nombre de tours | Les schémas traditionnels peuvent limiter les options de comptage de tours | La conception des piles est plus étroitement liée à la faisabilité de la couche d'enroulement. |
Nous avons l'habitude de réviser cinq choses à l'avance.
Tout d'abord, la géométrie de l'entrée des créneaux. Pas seulement la largeur. La condition d'entrée. Les épingles à cheveux n'aiment pas les pointes de dents mathématiquement acceptables mais mécaniquement acérées. Deuxièmement, la tolérance du revêtement. La fente doit s'adapter au cuivre, à l'isolation et à la réalité du processus, et non au cuivre et à la CAO. Troisièmement, l'état axial de la face d'extrémité. Les programmes de fils plats sont moins tolérants à l'égard des extrémités rugueuses de la pile et des éraflures de la gaine pendant l'insertion. Quatrièmement, le rapport entre la profondeur et la largeur de la fente. Ce choix contrôle à la fois l'exposition aux pertes en courant alternatif et la fabricabilité. Cinquièmement, l'assemblage et le maintien de l'empilage. Toute distorsion locale qui modifie la forme de la fente est maintenant plus coûteuse qu'elle ne l'était lors de la cotation de la stratification.
Si le programme s'en tient au fil rond, notre examen de la pile change. Nous nous préoccupons davantage de la liberté d'enroulement, de la compatibilité avec les coins ou les glissières, de l'emplacement du séparateur et de la marge de géométrie de la fente dont le processus d'insertion de la bobine aura besoin. Le boîtier électromagnétique peut accepter des formes qu'un processus de fil plat rejetterait rapidement. C'est l'un des avantages discrets du fil rond. Il permet de conserver une plus grande marge de manœuvre dans la conception de la pile de laminage.
L'épingle à cheveux est souvent meilleure pour l'utilisation du cuivre et l'emballage compact, mais elle rend l'empilement plus sensible à la géométrie de la fente, à l'exécution de la gaine et aux dommages causés par l'insertion. Si le programme a une fréquence électrique élevée, des contraintes agressives au niveau de l'embouchure de la fente ou un contrôle insuffisant de la qualité de l'extrémité, le fil rond peut être le choix d'empilage le plus stable.
Parfois pour un prototype, rarement sans compromis pour la production. La stratégie d'ouverture des fentes, la forme de l'isolation, l'état des coins et la faisabilité des couches doivent généralement être retravaillés. La réutilisation de l'ancienne pile laisse souvent l'enroulement à fil plat en supporter les conséquences.
Pas le cuivre. Le risque caché est l'inadéquation pile-processus : une fente qui semble acceptable dans la CAO mais qui endommage le revêtement ou l'émail lors de l'insertion, puis produit des défaillances d'isolation intermittentes ou un rendement instable.
Un remplissage plus important de la fente peut réduire les pertes de cuivre en courant continu et favoriser la compacité, mais lorsque la section du conducteur, la forme de la fente et la fréquence sont déséquilibrées, les pertes en courant alternatif et les dommages causés par le processus peuvent effacer le gain. Un meilleur remplissage n'est possible que si l'empilement et le parcours de l'enroulement ont été conçus ensemble.
Parce que la gaine comporte plus de risques. Elle protège contre les arêtes vives de la pile de tôles pendant l'assemblage et l'exploitation, contrôle la séparation des conducteurs et doit répondre à des exigences de précision d'insertion plus élevées avec moins de place pour les plis, les fissures ou les dérives de chevauchement.
La version courte, mais pas la plus simple : l'enroulement en épingle à cheveux transforme l'empilement de tôles d'une pièce magnétique en une pièce magnétique et de traitement. Si ce changement est conçu à temps, le fil plat peut être excellent. Dans le cas contraire, le fil rond continue de gagner là où personne n'avait prévu de le mesurer.
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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