Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
Il nucleo di qualsiasi tipo di motore elettrico eccellente è costituito da fogli sottili, chiamati "fogli". laminazioni del motore. La scelta del giusto materiale di laminazione per il vostro motore non è solo un piccolo dettaglio, ma influenza direttamente le prestazioni e l'efficienza del motore. Se vi siete mai chiesti che cosa comporti la realizzazione di un motore eccellente o se state cercando di scegliere i materiali più efficaci per la progettazione del vostro motore, questo articolo fa al caso vostro. Analizzeremo i vari tipi di materiali di laminazione dei motori, dal fidato acciaio al silicio alle leghe amorfe avanzate. Questo articolo vi aiuterà a comprendere le scelte di laminazione del motore per il vostro prossimo progetto. Questa guida sui tipi di prodotti per la laminazione dei motori chiarirà certamente numerosi aspetti della laminazione dei motori elettrici.
Immaginate di impilare insieme fette sottilissime di metallo speciale. Questi pezzi, o lamierini, formano il nucleo del motore - sia il componente fisso (lamierino dello statore) sia il componente rotante (lamierino del rotore). Ogni laminazione del motore è isolata dalla successiva. Si tratta di una scelta progettuale fondamentale per qualsiasi tipo di motore. Queste pile di laminazioni sono essenziali per il funzionamento di un motore.
Perché darsi tanto da fare con pile di laminazione del motore sottili e isolate? È per combattere le perdite di potenza. Quando un campo elettromagnetico in un motore cambia rapidamente, può creare correnti elettriche indesiderate nel materiale del nucleo. Queste perdite, chiamate correnti parassite, si trasformano in calore e rendono il motore meno efficiente. L'utilizzo di laminazioni sottili rende molto più difficile il passaggio di queste correnti, contribuendo a ridurre le perdite per correnti parassite. Questo significa un motore più efficiente, ed è quello che tutti vogliamo, giusto? La scelta dei materiali di laminazione gioca un ruolo fondamentale in questo caso. Le proprietà magnetiche del materiale utilizzato per la laminazione del motore influiscono direttamente sull'efficienza complessiva del motore.
Se chiedete a qualcuno dell'industria automobilistica, vi dirà che acciaio al silicio è un problema importante per le laminazioni dei motori. L'acciaio al silicio è fondamentalmente una lega di ferro con l'aggiunta di una piccola percentuale di silicio. Non si tratta di una lega qualsiasi, ma di un materiale magnetico morbido, eccellente per un motore. È uno dei materiali più comunemente utilizzati a questo scopo.
Il motivo principale per cui l'acciaio al silicio è così ampiamente utilizzato nei lamierini dei motori è la sua grande proprietà magnetica e il suo costo relativamente basso. Il silicio presente nella lega aumenta la resistività elettrica del materiale. Questo è un fattore positivo perché contribuisce a ridurre le perdite per correnti parassite nella laminazione del motore, rendendo il motore più freddo e migliorandone l'efficienza. Per molte applicazioni generiche dei motori, l'acciaio al silicio offre un ottimo equilibrio tra prestazioni e costi per il materiale di laminazione del motore. È un vero e proprio cavallo di battaglia nel mondo dei lamierini per motori elettrici e queste leghe sono tipicamente utilizzate per molti tipi di motori.
Il contenuto di silicio nell'acciaio al silicio è un attento gioco di equilibri. L'aggiunta di silicio alla lega di ferro ne aumenta la resistività elettrica. Questo è ottimo perché riduce le fastidiose perdite per correnti parassite. Un motore con perdite ridotte è un motore più efficiente. La quantità di silicio ha un effetto enorme sul comportamento del materiale di laminazione del motore.
Tuttavia, l'aggiunta di una quantità eccessiva di silicio può rendere l'acciaio al silicio più fragile. Questo può rendere più difficile lo stampaggio o il taglio delle sottili laminazioni necessarie per il nucleo del motore. Anche la corretta lavorazione del materiale è un fattore importante. In genere, l'acciaio al silicio prodotto per la laminazione del motore può avere un contenuto di silicio che varia da poco a circa 3,5%. Un contenuto di silicio più elevato si traduce in genere in migliori proprietà magnetiche per il motore, come minori perdite nel nucleo, ma ha il costo di una minore lavorabilità e di un potenziale aumento del costo del materiale. Gli ingegneri devono quindi scegliere il giusto grado di acciaio al silicio in base ai requisiti del motore e al processo di produzione della laminazione.
Sì, certo! Non tutto l'acciaio al silicio è uguale, soprattutto quando si parla di stack di laminazione del motore. Esiste l'acciaio al silicio non orientato e l'acciaio al silicio a grani orientati. Per la maggior parte delle applicazioni motoristiche, in particolare quelle in cui il flusso magnetico non ha un'unica direzione preferita, si utilizza spesso l'acciaio al silicio non orientato. Ha proprietà magnetiche abbastanza costanti in tutte le direzioni nel piano della laminazione. Questo tipo di acciaio elettrico è fondamentale per molti progetti di motori.
L'acciaio al silicio orientato ai grani, invece, viene lavorato per avere proprietà magnetiche molto forti in una direzione particolare. Questo lo rende ideale per i nuclei dei trasformatori in cui il percorso del flusso magnetico è ben definito. Sebbene sia generalmente utilizzato nei trasformatori, è possibile vederlo in alcuni progetti di motori speciali. La scelta tra questi tipi di laminazione dipende dal comportamento del campo magnetico nel motore. L'obiettivo è sempre quello di ottenere le migliori prestazioni magnetiche per il motore dall'acciaio al silicio scelto. Questa variante di acciaio per trasformatori ha usi specifici. La scelta dei diversi tipi di lamierino per motori è essenziale.
Parliamo ora di qualcosa di più avanzato per la laminazione dei motori: le leghe amorfe. Le leghe amorfe, spesso chiamate vetri metallici, hanno una struttura molto diversa rispetto all'acciaio al silicio. Invece di una struttura regolare e cristallina, i loro atomi sono disposti in modo casuale, come nel vetro. Questa struttura unica conferisce loro notevoli proprietà magnetiche morbide, che portano a perdite di nucleo molto basse e a un'elevata efficienza del motore.
Il grande vantaggio delle leghe amorfe per la laminazione di un motore è rappresentato dalle perdite del nucleo eccezionalmente basse, in particolare alle frequenze più elevate. Questo perché la loro elevata resistività elettrica e la struttura unica contribuiscono a ridurre in modo significativo le perdite per correnti parassite. Se si sta progettando un motore ad alta efficienza, in particolare uno che funziona ad alta velocità, le leghe amorfe possono essere una svolta. Rispetto all'acciaio al silicio, i materiali amorfi possono aumentare significativamente l'efficienza del motore. Ciò significa meno sprechi di energia e un motore più fresco. Queste leghe offrono un vero e proprio salto di qualità nell'efficienza del motore, rendendo un motore con nucleo amorfo molto interessante.
La realizzazione di un'anima del motore con laminazioni in lega amorfa è un po' diversa da quella dell'acciaio al silicio. Il processo di produzione di anime di motori amorfi presenta una serie di sfide e tecniche proprie. Poiché le leghe amorfe sono molto sottili e possono essere fragili, la loro manipolazione richiede attenzione. In genere si presentano come nastri sottili. Questi materiali in lega amorfa richiedono diverse fasi di produzione.
Questi nastri vengono poi avvolti o impilati insieme per formare il nucleo del motore. A volte, dopo la formazione, richiedono trattamenti termici speciali, chiamati ricottura, per ottenere le migliori proprietà magnetiche. Il processo di produzione può essere più complesso rispetto alle laminazioni di acciaio al silicio per un motore. Tuttavia, per le applicazioni in cui la massima efficienza del motore è assolutamente fondamentale, i vantaggi delle leghe amorfe in un motore, come la riduzione delle perdite di potenza, possono superare le complessità di produzione. Si tratta di un compromesso, come molte altre cose nella progettazione della laminazione dei motori. Questo processo influisce sulle caratteristiche finali del motore.
Leghe di nichel-ferro sono un altro gruppo interessante di materiali per le laminazioni dei motori. Queste leghe, talvolta chiamate Permalloys, sono utilizzate in applicazioni in cui l'alta permeabilità magnetica è fondamentale, in particolare a basse intensità di campo elettromagnetico. Si tratta di un tipo di materiale magnetico morbido. Il contenuto di nichel può variare, modificando le proprietà della lega. Questa lega è un'opzione specializzata per le laminazioni dei motori.
Queste leghe offrono eccellenti proprietà magnetiche. Possono raggiungere un'elevata permeabilità a induzioni basse o moderate. Ciò le rende adatte ad applicazioni come sensori sensibili, alcuni tipi di trasformatori e progetti di motori specializzati in cui è richiesto un controllo preciso del flusso magnetico. Tuttavia, le leghe di nichel-ferro sono generalmente più costose dell'acciaio al silicio. Per questo motivo, si trovano in genere nei motori ad alte prestazioni o in parti specifiche di un motore in cui le loro qualità magnetiche uniche, come l'alta permeabilità, sono davvero brillanti. L'uso di questa lega per la laminazione del motore può migliorare significativamente le prestazioni di questi motori di nicchia. Il contenuto di nichel è fondamentale per le loro prestazioni.
Quando è necessaria la massima saturazione magnetica, le leghe di cobalto-ferro entrano tipicamente in gioco come materiale di laminazione del motore. Queste leghe, che combinano cobalto e ferro, possono raggiungere una densità di flusso di saturazione molto più elevata rispetto all'acciaio al silicio e persino alle leghe di nichel-ferro. Ciò le rende uno dei materiali più costosi per i nuclei dei motori.
Questa elevata saturazione magnetica significa che il materiale può trasportare molto più flusso magnetico prima di "esaurirsi". Questo aspetto è molto importante per rendere un motore più piccolo e leggero, pur garantendo una potenza o una coppia elevate. Le leghe di cobalto sono sicuramente un materiale costoso per la laminazione dei motori. Sono più costose e a volte possono essere più difficili da lavorare. Tuttavia, per i motori ad alte prestazioni in cui conta ogni briciolo di densità di potenza, i vantaggi di una lega di cobalto negli stack di laminazione del motore possono valere l'investimento. Rappresentano certamente una scelta di alto livello per alcuni progetti di motori, soprattutto quando è richiesta un'elevata saturazione. Il contenuto di cobalto è essenziale in questo caso.
Oltre ai pesi massimi come l'acciaio al silicio e le leghe amorfe, ci sono altri materiali magnetici morbidi che trovano spazio nella laminazione del nucleo del motore. Spesso, per requisiti molto specifici, i progettisti prendono in considerazione materiali come i compositi magnetici morbidi (SMC). Si tratta di particelle di polvere di ferro rivestite da uno strato isolante e poi pressate in forme complesse. Si tratta di materiali molto diversi dalle tipiche pile di laminazione. Questi materiali compositi offrono vantaggi unici per un motore.
Gli SMC possono essere ottimi per i motori elettrici con percorsi di flusso magnetico 3D complessi, come alcuni motori a flusso assiale. Offrono basse perdite per correnti parassite, soprattutto alle alte frequenze, perché le particelle di ferro sono isolate l'una dall'altra. Anche se la loro permeabilità magnetica non è così elevata come quella dell'acciaio al silicio laminato, la capacità di formare forme complesse può essere un grande vantaggio per alcuni progetti di motori. La scelta del materiale dipende dalle esigenze specifiche del motore e della sua laminazione. I materiali magnetici per le specifiche esigenze di laminazione dei motori sono in continua evoluzione, e altri materiali includono opzioni di leghe di ferro in polvere specializzate.
La scelta del materiale per la laminazione dello statore e del rotore del motore dipende da diversi fattori. Non esiste un singolo materiale "migliore" per ogni motore. È necessario considerare la velocità di funzionamento del motore, l'efficienza richiesta, la temperatura di esercizio e, naturalmente, il costo. La scelta del materiale di laminazione del motore ha un grande impatto sul motore finale.
Per i motori di uso generale, si utilizza spesso l'acciaio al silicio non orientato, grazie al suo equilibrio tra prestazioni e costi. Se è necessaria un'efficienza del motore davvero elevata, soprattutto alle alte frequenze, le leghe amorfe o persino alcuni tipi di acciaio al silicio specializzati possono essere migliori, nonostante i costi più elevati. Per i motori che richiedono un'elevata densità di flusso magnetico per essere compatti e potenti, si possono prendere in considerazione le leghe di cobalto. La chiave è capire i compromessi tra proprietà magnetiche, resistenza meccanica, facilità di produzione della laminazione e costo complessivo per la specifica applicazione del motore. Un'attenta selezione del materiale per la laminazione del motore è essenziale per un progetto di successo, considerando tutte le proprietà magnetiche ed elettriche, compresa la conduttività elettrica. Questa scelta definirà l'efficienza e le prestazioni del motore.
Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
Italian 
English 
German 
Spanish 
French 
Japanese 
Korean 
Dutch 
Indonesian