Untuk mempercepat proyek Anda, Anda dapat melabeli Tumpukan Laminasi dengan detail seperti toleransi, bahan, permukaan akhir, apakah isolasi teroksidasi diperlukan atau tidak, kuantitasdan banyak lagi.
Desainer senang menambahkan kutub, mengutak-atik magnet, atau mengubah strategi kontrol. Tetapi dua dari kenop yang paling tenang dan memiliki daya ungkit tertinggi dalam mesin listrik berlubang adalah murni geometris:
Mereka hidup dalam kisaran milimeter, namun mereka membentuk bentuk gelombang fluks celah udara, distribusi rugi-rugi, riak torsi, dan bahkan kebisingan. Makalah tentang pembentukan inti stator dan desain slot menunjukkan bahwa penyetelan yang cermat pada fitur-fitur kecil ini dapat menggeser kerugian besi hingga puluhan persen dan mengubah kebisingan magnetik secara dramatis.
Sebagian besar artikel blog memperlakukannya sebagai garis dalam tangkapan layar CAD. Jangan lakukan itu.
Bayangkan gigi stator: balok tinggi dari baja laminasi, berleher ke bawah menjadi sempit bagian atas gigi yang menghadap ke rotor. The jari-jari ujung gigi adalah pembulatan di sudut dalam, tempat gigi bertemu dengan celah udara. The (gigi) yang pembukaan slot adalah celah di antara ujung gigi yang berdekatan.
Kedua dimensi tersebut berada tepat di mana segala sesuatu terjadi:
Rumah produksi yang berspesialisasi dalam laminasi baja listrik secara eksplisit memanggil bukaan slot, jari-jari ujung gigi, dan lebar jembatan sebagai dimensi utama yang harus dikontrol karena secara langsung memengaruhi fluks celah udara, kandungan harmonik, rugi-rugi, dan kebisingan.
Sebelum kita mengubah geometri, ada baiknya kita meninjau kembali apa yang sebenarnya kita coba pindahkan: komponen kerugian. Pada mesin PM atau mesin induksi berlubang, efisiensi terutama ditentukan oleh:
Jari-jari ujung gigi dan bukaan slot terutama kenop kehilangan besi dan kenop kehilangan ACbukan kenop tembaga-I²R. Model rugi-rugi besi modern biasanya menguraikan rugi-rugi inti menjadi tiga bagian - histeresis, arus pusar klasik, dan komponen "kelebihan" atau anomali yang menangkap efek skala mikro frekuensi tinggi lokal.
Studi pemetaan terperinci pada mesin PM berkecepatan tinggi menunjukkan bahwa kuk dan gigi stator mendominasi total kehilangan intidengan bagian atas gigi menjadi sangat sensitif terhadap perubahan beban dan pola fluks. Dalam beberapa kondisi, pertumbuhan kehilangan gigi dengan beban ratusan persen lebih besar daripada yang terjadi pada kuk.
Itulah tepatnya radius ujung gigi dan bukaan slot yang dibentuk ulang.
Mulailah dengan jari-jari ujung gigi (R_t). Bayangkan menyusutkannya ke arah nol: Anda akan mendapatkan sudut gigi yang tajam. Garis fluks pada gigi ingin menyebar ke celah udara; sudut yang tajam memaksa mereka melalui "hambatan" yang ketat, menciptakan kerumunan fluks dan kejenuhan lokal di bagian atas gigi.
Studi tentang pembentukan inti stator menunjukkan bahwa memperkenalkan jari-jari yang sesuai pada sudut gigi (sering dibahas pada akar, tetapi intuisi yang sama berlaku pada bagian atas) dapat secara nyata mengurangi kehilangan inti lokal dengan mengurangi kepadatan fluks puncak.
Di sisi lain, jika Anda lebih dari satu putaran ujung gigi, Anda secara efektif memperlebar celah udara secara lokal:
Analisis sensitivitas pada PMSM kumparan gigi, di mana dimensi ujung gigi disapu, menunjukkan dengan tepat pertukaran ini: kepadatan torsi sangat dipengaruhi oleh lebar / jari-jari ujung gigi, tetapi ada daerah hasil yang semakin berkurang di mana pembulatan lebih lanjut merusak torsi untuk mendapatkan keuntungan yang tidak terlalu besar.
"Titik manis" biasanya adalah radius sedangcukup besar untuk menghindari saturasi sudut dan melembutkan gradien fluks, cukup kecil untuk menjaga permeance dan pemfokusan fluks yang layak.
The pembukaan slot ( b_{so} ) adalah jarak yang jelas antara ujung gigi pada celah udara. Hal ini memiliki hubungan yang rumit dengan kerugian karena membentuk kembali bentuk gelombang permeance di sekitar celah udara.
Secara historis, slot terbuka diketahui dapat menyebabkan kerugian ekstra bahkan pada core uji sederhana; karya klasik pada tahun 1930-an telah menunjukkan bahwa kerugian karena slot terbuka harus dipisahkan dari kerugian besi yang "sebenarnya" saat mengkarakterisasi bahan.
Penelitian yang lebih baru lebih jelas:
Dan kemudian ada belitan: saat konduktor bergerak lebih dekat ke bukaan slot-di mana bidang kebocoran dan fringing lebih besar-Kerugian AC meningkat secara signifikan.
Jadi, pembukaan slot menarik setidaknya empat hal: kehilangan besi, torsi, kehilangan AC, dan kebisingan.
Anda dapat memperlakukan radius ujung gigi dan bukaan slot hanya sebagai dua parameter desain dalam pengoptimalan parametrik, tetapi keduanya berperilaku berbeda dari besaran global seperti panjang tumpukan atau ketebalan magnet. Mereka sebagian besar mempengaruhi kualitas lapangan dan distribusi kerugian lokalbukan hanya kinerja massal.
Kabar baiknya: hal ini membuat mereka menjadi target yang sempurna untuk analisis sensitivitas terfokus.
Dalam praktiknya, Anda akan menggabungkan FEA 2D/3D dengan model rugi-rugi besi (tipe Bertotti atau varian yang lebih baik) dan mungkin model rugi-rugi AC.
Untuk membuat trade-off menjadi lebih konkret, tabel di bawah ini merangkum efek kualitatif mengubah radius ujung gigi dan bukaan slot, menggabungkan tren yang terlihat di beberapa jenis mesin.
⚠️ Tabel ini sengaja dibuat secara kualitatif. Sensitivitas yang tepat adalah kombinasi slot/kutub yang bergantung pada mesin, jenis magnet, kecepatan, dan material.
| Perubahan desain | Efek utama pada fluks & harmonisa | Dampak umum pada kerugian (kualitatif) | Efek samping / catatan lainnya |
|---|---|---|---|
| Sedikit. peningkatan radius ujung gigi | Menghaluskan fluks pada sudut gigi, keengganan celah udara lokal yang sedikit lebih tinggi | ↓ Titik-titik kehilangan besi di bagian atas gigi; ≈ Kehilangan kuk; efek kecil atau netral pada total kehilangan besi stator | Sering kali "bebas" dari sudut pandang torsi jika jari-jarinya sederhana |
| Besar peningkatan radius ujung gigi | Fluks yang jauh lebih lemah yang berfokus pada bagian atas gigi | ↓ Kehilangan besi bagian atas gigi; dapat ↓ kehilangan besi stator secara keseluruhan tetapi tidak sebanding dengan pengurangan torsi | Penurunan torsi / EMF yang nyata; dapat mengurangi sedikit cogging |
| Penurunan radius ujung gigi (sudut yang lebih tajam) | Fluks yang lebih kuat berkerumun di sudut dalam gigi | ↑ Kehilangan besi di bagian atas gigi dengan kuat; potensi ↑ kehilangan berlebih karena gradien lokal yang curam | Dapat meningkatkan torsi sedikit; lebih buruk untuk NVH dan suhu hotspot |
| Memperlebar bukaan slot (area slot ≈ konstan) | Bentuk gelombang permeansi yang lebih datar, keengganan yang lebih tinggi pada ujung, harmonisa slot yang lebih kuat | Seringkali ↓ kehilangan inti gigi stator; kemungkinan ↑ rotor atau kehilangan yang tersesat; ↑ kehilangan tembaga AC di dekat bagian atas slot jika konduktor dekat | Dapat meningkatkan riak torsi dan kebisingan magnetik |
| Pembukaan slot yang sempit (area slot ≈ konstan) | Pemfokusan fluks yang lebih kuat, mengurangi harmonisa slot | ↑ Kehilangan besi pada bagian atas gigi (B lokal yang lebih tinggi); kehilangan kuk mungkin sedikit berubah; ↓ kehilangan besi yang disebabkan oleh harmonik slot pada beberapa mesin | Baik untuk kepadatan torsi, tetapi penyisipan belitan lebih sulit |
| Pindahkan konduktor lebih dekat ke pembukaan slot pada pembukaan tetap | Bidang kebocoran yang lebih tinggi melalui konduktor | ↑ Kehilangan tembaga AC dan pemanasan untai, terutama pada frekuensi tinggi atau suplai PWM | Kadang-kadang dilakukan untuk alasan termal/mekanis-perlu dilakukan pengecekan |
Anda akan melihat gema dari tren ini dalam studi terperinci tentang distribusi kehilangan inti statordi mana rugi-rugi puncak gigi adalah yang paling sensitif terhadap perubahan pola medan dan beban.
Semua analisis sensitivitas yang indah ini mengasumsikan bahwa mesin yang Anda buat benar-benar cocok dengan geometri yang Anda simulasikan.
Pada kenyataannya, toleransi perkakas dan stamping mengolesi radius ujung gigi dan bukaan slot. Pemasok laminasi menyoroti bahwa toleransi cetakan yang ketat sangat penting untuk dijaga bukaan slot, radius ujung gigi, dan lebar jembatan dalam target desain; jika tidak, kerugian dan kebisingan akan menjauh dari nilai yang diprediksi.
Studi sensitivitas pada geometri stator juga menunjukkan bahwa lebar gigi yang tidak sama atau penyimpangan kecil pada geometri gigi dapat menggeser hubungan fluks dan faktor belitan yang cukup untuk mengubah distribusi torsi dan kehilangan.
Jika Anda mendorong efisiensi hingga 95-98%, kontrol yang ceroboh terhadap toleransi pembukaan slot sebesar 0,1-0,2 mm dapat menghapus optimasi FEA selama berminggu-minggu.
Jika Anda secara mental "mengikuti fluks," radius ujung gigi dan bukaan slot berhenti menjadi sekadar dimensi dan mulai merasa seperti kenop penyetelan untuk mengetahui seberapa keras baja harus bekerja.
Literatur di seluruh mesin PM induksi, fluks radial, dan fluks aksial menunjukkan hal itu:
Tugas Anda sebagai seorang desainer adalah memutuskan di mana harus membelanjakan dan di mana harus menabung:
Analisis sensitivitas terstruktur, yang hanya berfokus pada radius ujung gigi dan bukaan slot, memberikan Anda peta trade-off daripada mengandalkan firasat. Setelah Anda memiliki peta tersebut, setiap mesin masa depan yang Anda rancang akan mendapatkan manfaatnya-karena dua dimensi kecil ini secara diam-diam menyentuh hampir semua mekanisme kerugian yang penting.
Untuk mempercepat proyek Anda, Anda dapat melabeli Tumpukan Laminasi dengan detail seperti toleransi, bahan, permukaan akhir, apakah isolasi teroksidasi diperlukan atau tidak, kuantitasdan banyak lagi.
Indonesian 
English 
German 
Spanish 
French 
Italian 
Japanese 
Korean 
Dutch