Lasciate che le pile di laminazione di Sino diano forza al vostro progetto!
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.
Produzione di lamiere per motori eVTOL: Risolvere i problemi di stampaggio a calibro sottile, ritenzione ad alto numero di giri e stack termici
Timbriamo, impiliamo e spediamo pile di laminazione motore per i sistemi di propulsione eVTOL. Ecco cosa abbiamo imparato sui punti di rottura dei progetti e sulla loro tenuta.
Punti di forza
La degradazione del bordo di taglio su acciaio al silicio da 0,20 mm consuma 25-40% della sezione trasversale di un dente stretto dello statore. La ricottura sotto sforzo a 750-800°C recupera 20-30% della perdita di nucleo (metodo ring-core, 1,0T/400Hz).
Ponti rotorici inferiori a 0,5 mm in uno stock di 0,20 mm sono realizzabili, ma non sono stabili per produzioni superiori a ~2.000 pezzi senza manutenzione accelerata dello stampo.
Le pile incollate (backlack o adesive) superano costantemente le pile interbloccate sulla perdita di corrente parassita e sulla conduttività termica nei motori a densità di potenza della classe eVTOL.
La larghezza del ponte timbrato-condizionato non è la larghezza del ponte disegnato. Rollover e bava spostano la sezione trasversale effettiva della struttura. Specificare entrambi sul disegno.
Indice dei contenuti
Il motore di un eVTOL non ha la possibilità di andare in folle. Durante l'hovering, la batteria si scarica a 3-5C. Il motore vede il picco di coppia per 12-20 minuti di fila, a volte di più durante gli avvicinamenti interrotti. Poi si passa alla crociera e il profilo del carico elettromagnetico cambia completamente. Poi torna in hovering per l'atterraggio. Ogni volo è un ciclo termico che sarebbe irrilevante in un'unità industriale, ma che è punitivo alle densità di potenza richieste dall'eVTOL.
Non progettiamo i motori. Costruiamo gli stack di laminazione che li contengono. Ma i problemi arrivano comunque sulla nostra scrivania, perché la laminazione è il punto in cui l'intento elettromagnetico incontra la realtà produttiva. Un ponte del rotore che supera la FEA a 0,35 mm non sopravvive necessariamente a 50.000 cicli di stampaggio con quella larghezza. Un dente di statore ottimizzato per la densità di flusso a 12.000 giri al minuto potrebbe non avere abbastanza materiale dopo la degradazione del bordo di taglio per trasportare il flusso promesso dal modello.
In Laminazioni eVTOL, La vera sfida non è solo sopravvivere a 15.000 giri al minuto, ma sopravvivere a 15.000 giri al minuto con uno spessore di 0,20 mm, mantenendo un contatto termico assoluto tra ogni laminazione della pila.
Questo post tratta le sfide specifiche della laminazione che vediamo nei programmi eVTOL, non la teoria, ma i compromessi che emergono quando un cliente ci invia un DXF e noi dobbiamo capire come farlo funzionare.
Perché i requisiti di laminazione degli eVTOL sono diversi da quelli degli EV
Si pensa che il salto dai motori di trazione automobilistici ai motori di propulsione eVTOL sia incrementale. Non è così.
La laminazione di un motore di trazione automobilistico può tollerare qualche grammo in più. Si trova all'interno di un alloggiamento imbullonato a un sottotelaio. Le camicie di raffreddamento lo circondano. Il ciclo di lavoro comprende lunghi periodi di carico parziale. Se la perdita del nucleo supera la simulazione, il sistema termico la assorbe.
Un motore eVTOL non ha nulla di tutto ciò. Ogni grammo di acciaio di laminazione è un grammo che il velivolo trasporta in ogni hover, in ogni salita e in ogni transizione. Il percorso di raffreddamento è limitato dall'involucro della fusoliera; a volte si tratta solo del flusso d'aria sopra l'alloggiamento. E il ciclo di lavoro in hovering è brutale: un funzionamento a piena potenza in cui qualsiasi perdita di corrente parassita o isteresi in eccesso si trasforma in calore che non va da nessuna parte.
Parametro
Laminazione del motore di trazione automobilistico
Laminazione del motore di propulsione eVTOL
Spessore tipico dell'acciaio al silicio
0,30-0,35 mm
0,20-0,25 mm (alcuni programmi a 0,15 mm)
Tolleranza alla perdita del nucleo rispetto alla simulazione
±8-10% accettabile
±3-4% prima della rottura del budget termico
Larghezza minima del ponte del rotore
0,8-1,2 mm
0,4-0,7 mm (limite strutturale a RPM)
Sensibilità al peso della pila
Basso-moderato
Ogni grammo controllato rispetto all'inviluppo di volo
Volume annuale tipico per SKU
50K-500K+
200-5.000 (da prototipo a LRIP)
Requisito di ricottura post-stampaggio
Spesso saltato in caso di volumi elevati
Quasi sempre richiesto
Limite di altezza della bava
25-40 µm
10-20 µm, a volte più stretto
Metodo di giunzione
Interblocco, saldatura comune
È preferibile l'incollaggio (backlack o adesivo) per evitare percorsi di correnti parassite interlaminari.
Sensibilità del fattore di riempimento dello slot
Moderato
Ogni % di fattore di riempimento del rame influisce sul rating termico continuo.
La colonna dei volumi è più importante di quanto si pensi. A 200-5.000 unità, non è possibile ammortizzare uno stampo progressivo nello stesso modo. Alcuni dei nostri stack eVTOL utilizzano stampi composti o addirittura l'elettroerosione a filo per i prototipi. L'economia del percorso di stampaggio influisce sulle geometrie effettivamente realizzabili in una determinata fase del programma.
Acciaio a spessore sottile: Il problema di 0,20 mm
Il fatto di essere sottili riduce le perdite dovute alle correnti parassite. In teoria è semplice. A partire da 0,20 mm, stiamo lavorando con un materiale che vuole deformarsi sotto quasi ogni contatto meccanico.
La zona danneggiata del bordo di taglio su una laminazione stampata è profonda circa 0,3-0,5 mm su ciascun lato, a seconda del tipo di acciaio, del gioco dello stampo e dell'affilatura dell'utensile. Su una laminazione automobilistica da 0,35 mm con un dente dello statore da 4 mm, la zona danneggiata occupa circa 15-25% della larghezza del dente. Gestibile.
Su una laminazione eVTOL da 0,20 mm con un dente da 2,5 mm, la stessa zona danneggiata occupa il 25-40% della sezione attiva. La permeabilità in quella zona è degradata. La perdita di nucleo è elevata. Il dente non trasporta il flusso come previsto dal modello elettromagnetico: le forme d'onda back-EMF si spostano, la coppia cogging aumenta leggermente e la mappa dell'efficienza si discosta dalla simulazione.
Abbiamo imparato tre cose per gestire questo problema:
Il gioco degli stampi deve essere più stretto rispetto alla prassi automobilistica.
Per i calibri eVTOL utilizziamo 5-7% di spessore del materiale per lato, rispetto agli 8-10% comuni per i materiali più spessi. In questo modo si riduce la zona di deformazione plastica e si accorcia il profilo di sbavatura e di ribaltamento, ma aumenta l'usura della matrice. La durata dell'utensile diminuisce di circa 25-35%. La riaffilatura è più frequente. È un costo che il cliente assorbe, ma è meglio che assorbire una perdita di nucleo di 15% per l'intero intervallo operativo.
La ricottura per il recupero delle sollecitazioni non è facoltativa
Nei programmi automobilistici, a volte spediamo pile non ricotte quando il budget termico del cliente lo consente. Su eVTOL, ricottiamo quasi tutto. Un ciclo controllato a 750-800°C in atmosfera secca di azoto/idrogeno (punto di rugiada inferiore a -40°C) recupera la maggior parte delle proprietà magnetiche perse durante lo stampaggio.
I numeri, misurati su campioni ring-core secondo la norma IEC 60404-6 a 1,0T/400Hz: riduzioni della perdita di nucleo di 20-30% post-anneal su materiale da 0,20 mm. La permeabilità relativa a 1,0T passa da 2.500 (come stampato) a 5.500-7.000 (ricotto). Non si tratta di un perfezionamento, ma della differenza tra un motore che raggiunge il suo obiettivo termico e uno che non lo raggiunge.
Il taglio laser ha un posto, ma non dove ci si aspetterebbe
Alcuni clienti chiedono laminazioni tagliate al laser pensando che la qualità del taglio sia migliore. Può essere così, ma la zona di calore influenzata da un laser a fibra su un acciaio al silicio sottile introduce un proprio degrado magnetico, a volte paragonabile allo stampaggio in termini di perdita di permeabilità entro 0,2 mm dal bordo. Utilizziamo il laser per i prototipi, per le geometrie troppo complesse per lo stampaggio e per quantità molto basse dove il costo degli utensili non ha senso. Per produzioni superiori a ~500 pile, uno stampo di tranciatura ben mantenuto è ancora vincente per quanto riguarda la qualità del bordo a 0,20 mm, a condizione che il gioco dello stampo e il programma di manutenzione siano corretti.
Alto numero di giri: Ponti del rotore e limiti strutturali
I motori eVTOL, in particolare le configurazioni ad azionamento diretto utilizzate nelle architetture a rotore basculante, non funzionano sempre ai regimi estremi di un motore automobilistico ad alta velocità. Alcuni si aggirano tra i 2.000 e i 4.000 giri al minuto. Ma quelli che azionano eliche più piccole o che passano attraverso uno stadio di riduzione possono raggiungere i 12.000-20.000 giri/min, e lo stress centrifugo sulla laminazione del rotore a quelle velocità è reale.
Il ponte del rotore è la sottile sezione di acciaio tra la tasca del magnete e il diametro esterno del rotore. Serve a trattenere i magneti contro la forza centrifuga. Dal punto di vista elettromagnetico, lo si vuole il più sottile possibile perché è un percorso di dispersione del flusso: qualsiasi flusso che prende una scorciatoia attraverso il ponte invece di attraversare il traferro viene sprecato, riducendo la densità di coppia e distorcendo la forma d'onda della back-EMF. Strutturalmente, deve sopravvivere al carico centrifugo alla massima sovravelocità con un margine di sicurezza che soddisfi la certificazione aerospaziale.
Ecco la tensione: il progettista elettromagnetico vuole un ponte di 0,3 mm. L'analista strutturale dice 0,6 mm minimo a 15.000 giri al minuto con un fattore di sicurezza di 1,5×. L'ingegnere di stampaggio dice che qualsiasi cosa al di sotto di 0,5 mm in uno stampo progressivo con uno spessore dello stock di 0,20 mm sarà inconsistente dopo 10.000 colpi.
Cosa possiamo tenere in produzione
Inferiore a 0,4 mm in materiale stampato da 0,20 mm: ottenibile in bassi volumi con utensili nuovi e un controllo di processo molto stretto. Non è stabile per produzioni superiori a qualche migliaio di pezzi. L'elemento si deforma progressivamente con l'usura del punzone.
0,5-0,7 mm: la nostra affidabile gamma di produzione di ponti per rotori eVTOL a spessore sottile. La durata degli stampi è accettabile. La coerenza dimensionale si mantiene per un intero lotto di produzione.
Superiore a 0,7 mmIl sistema è comodo da timbrare, ma il progettista elettromagnetico inizia a perdere efficienza a causa delle perdite del ponte. È qui che spingiamo i clienti verso disposizioni di tasche di magneti a forma di V o topologie di rotore a raggiera (a concentrazione di flusso) che spostano lo stress strutturale da un singolo ponte sottile.
Condizione stampata vs. larghezza nominale del ponte
Una cosa che appare raramente nelle simulazioni di consegna: la larghezza del ponte sul disegno è nominale. Dopo lo stampaggio, il ponte presenta una sbavatura su un lato e un ribaltamento sull'altro. La sezione trasversale strutturale effettiva non corrisponde alla dimensione disegnata: in genere è inferiore di 0,03-0,08 mm, a seconda del materiale e delle condizioni dell'utensile. La misuriamo. La riportiamo. La maggior parte dei nostri clienti eVTOL ora include nei propri disegni una tolleranza di larghezza del ponte a condizione stampata, separata dalla larghezza nominale di progetto. Se il vostro non lo fa, dovrebbe farlo.
Caso di studio: Programma con rotore esterno ad azionamento diretto da 130 kW
Non possiamo fare il nome del cliente. Quello che possiamo condividere è la sequenza di risoluzione del problema, perché illustra come i vincoli di produzione della laminazione si ripercuotano sulla progettazione del motore, e non viceversa.
Il programma prevedeva un motore a rotore esterno da 130 kW a trasmissione diretta per una configurazione multicottero. Specifiche di progetto iniziali: Acciaio al silicio non orientato da 0,20 mm, statore a 48 cave, rotore a 40 poli, velocità massima di 3.200 giri/min. La larghezza dei denti dello statore era di 2,8 mm. Il ponte del rotore è stato disegnato a 0,45 mm.
Cosa è successo al prototipo: La perdita di nucleo sul primo lotto di pile statoriche ha misurato 18% al di sopra della simulazione elettromagnetica (campioni testimoni di nuclei ad anello, 1,0T/400Hz, pre-ricottura). Dopo la ricottura, il divario si è ridotto a 6% - un valore migliore, ma ancora al di fuori del margine termico di ±4% che il sistema di raffreddamento del cliente poteva assorbire. I ponti del rotore sui primi 50 pezzi mostravano una variazione di ±0,06 mm, che l'analisi strutturale accettava, ma la variazione del flusso di dispersione creava una dispersione della coppia di cogging misurabile tra i motori.
Cosa abbiamo cambiato:
Riduzione del gioco della matrice da 7% a 5,5% per lato sull'utensile dello statore. La perdita del nucleo sui campioni testimoni post-cottura è scesa a 3,5% al di sopra della simulazione, rispettando il budget.
Aggiunta di una fase di ispezione dedicata alla larghezza del ponte utilizzando la misurazione ottica su ogni 10° laminazione del rotore, anziché il campionamento statistico. Variazione ridotta a ±0,03 mm.
Per lo statore si è passati da uno stampo composto a un piccolo stampo progressivo, che ha migliorato l'uniformità dei bordi in un ciclo di produzione più lungo, a costo di un maggiore investimento in utensili. Il cliente ha approvato il delta di costo perché il miglioramento della perdita per pezzo lo giustificava rispetto all'ordine di produzione iniziale di 800 unità.
Risultato: I test sul prototipo del motore hanno mostrato una potenza di hovering continua entro 2% dall'obiettivo della simulazione termica. Il cliente ha proceduto alla LRIP (low-rate initial production) senza riprogettare il circuito elettromagnetico.
Questo è un tipico impegno eVTOL per noi. L'intento progettuale è giusto. Il risultato del primo passaggio di produzione non è del tutto soddisfacente. L'iterazione riguarda il gioco degli stampi, il controllo del processo e la strategia di ispezione, non la riprogettazione del motore.
Sfide termiche: Dove le pile di laminazione diventano problemi di calore
La pila di laminazione non è solo un componente elettromagnetico. È anche un percorso termico, spesso il principale percorso conduttivo per far uscire il calore dagli avvolgimenti dello statore e portarlo a qualsiasi sistema di raffreddamento esistente.
Questo crea requisiti che a volte sono in conflitto:
Compressione della pila e conducibilità termica
Una pila non compressa presenta spazi d'aria tra le lamelle. L'aria è un isolante termico. Quanto più stretta è la pila, tanto migliore è il percorso termico tra gli strati. Tuttavia, una compressione eccessiva danneggia il rivestimento isolante e crea cortocircuiti interlaminari, che aumentano le perdite di corrente parassita, generando più calore. Per gli stack eVTOL puntiamo a un fattore di impilamento di 95-97%, che è nella fascia alta di quello che utilizziamo per il settore automobilistico. Per raggiungere questo obiettivo senza danneggiare il rivestimento è necessaria una pressatura controllata con monitoraggio della forza in tempo reale: registriamo le curve forza-spostamento su ogni stack e segnaliamo automaticamente le anomalie.
Pile incollate vs. pile interbloccate
L'incastro crea una deformazione locale in ogni punto di incastro, che interrompe lo strato isolante e crea sacche d'aria intorno all'elemento di incastro. Ogni punto di incastro diventa una micro-fonte di perdita di corrente parassita in eccesso e di resistenza termica. Per l'eVTOL, la maggior parte dei nostri clienti specifica il backlack (rivestimento auto-legante) o l'incollaggio. Lo strato adesivo riempie le microfessure e migliora effettivamente il trasferimento termico tra le laminazioni, mantenendo l'isolamento elettrico. Il compromesso è rappresentato dal tempo di ciclo e dalla complessità del processo: l'incollaggio richiede una fase di polimerizzazione controllata (in genere 180-200°C per 30-60 minuti sotto pressione di serraggio) che l'incastro non richiede.
Geometria delle scanalature ed estrazione termica dell'avvolgimento
Questo è tecnicamente un problema del progettista del motore, ma ricade su di noi perché la forma della scanalatura che stampiamo determina la posizione dell'avvolgimento rispetto alla parete del dente dello statore, il che influisce direttamente sul fattore di riempimento del rame e sull'accoppiamento termico tra conduttore e ferro.
Una scanalatura con raggi stretti e bordi puliti consente all'avvolgimento di annidarsi più vicino, riducendo il gap d'aria tra rame e acciaio. Una scanalatura che presenta bave o rollover allontana l'avvolgimento dalla parete, riducendo l'effettivo riempimento della scanalatura.
In un motore eVTOL che funziona ad alta potenza continua, 0,1 mm in più di traferro effettivo tra l'avvolgimento e il dente possono significare un aumento di 5-10°C della temperatura del punto caldo dell'avvolgimento. Lo abbiamo verificato in test termici back-to-back (motore strumentato con termocoppia, stesso processo di avvolgimento, stesso punto di funzionamento) con una pila a 15 µm di altezza della bava e una a 30 µm. La differenza era consistente e ripetibile su tre campioni di motore.
Flusso assiale vs. flusso radiale: implicazioni per la laminazione
La maggior parte dei programmi eVTOL con cui lavoriamo utilizza motori sincroni a magneti permanenti a flusso radiale. La pila di laminazione è una geometria cilindrica convenzionale - anello del rotore, disco del rotore - stampata da una lastra piatta. Sappiamo come realizzarli. L'utensileria è nota. Il processo di impilamento è maturo.
Ma i motori a flusso assiale stanno comparendo sempre più spesso. Il vantaggio della densità di coppia - una minore lunghezza assiale a parità di coppia erogata - è interessante per il confezionamento di eVTOL, dove lo spazio assiale è limitato ma lo spazio radiale è disponibile.
Le laminazioni a flusso assiale sono un animale diverso. Il percorso del flusso scorre assialmente attraverso la pila anziché radialmente, il che significa che il piano di laminazione deve essere orientato in modo diverso. Alcuni progetti di flusso assiale utilizzano strisce avvolte di acciaio al silicio (nuclei avvolti su nastro). Altri utilizzano nuclei in polvere SMC (soft magnetic composite). Alcuni utilizzano laminazioni segmentate disposte radialmente, come le fette di una torta.
Cosa produciamo per Axial Flux
Produciamo lamine di statore segmentate per topologie a flusso assiale. Lo stampaggio è semplice: ogni segmento ha una forma piccola e relativamente semplice. La sfida è l'assemblaggio: far sì che decine di segmenti siano allineati, incollati e compressi in un anello con proprietà magnetiche coerenti e tolleranze geometriche ristrette.
La parte difficile delle laminazioni a flusso assiale non è la realizzazione del pezzo. È la realizzazione della pila. Un disallineamento di 0,05 mm tra i segmenti crea una variazione locale della riluttanza che interrompe la distribuzione del flusso e crea un punto caldo. Il fissaggio è molto importante. Utilizziamo un assemblaggio incollato con dispositivi di allineamento personalizzati e verifichiamo la concentricità con una CMM dopo la polimerizzazione.
Per i rotori a flusso assiale, le laminazioni sono meno comuni: molti progetti utilizzano acciaio pieno o SMC. Quando vengono specificate le laminazioni, si tratta in genere di anelli sottili o di forme anulari che richiedono utensili di tranciatura specializzati.
Selezione del materiale: Che cosa si esegue in realtà
Questo non è un catalogo: è ciò che abbiamo costruito con le pile, misurato, ricotto e spedito ai clienti che le hanno inserite in motori di prova funzionali.
Materiale
Spessore
Perdita del nucleo (1.0T/400Hz, ricotto)
Saturazione ($B_{sat}$)
Stampabilità
Unirsi
Il miglior caso d'uso
Limitazione dei tasti
Acciaio Si non orientato (~2,5% Si)
0,20 mm
1,8-2,2 W/kg
~1.80 T
Buono
Incollaggio o incastro
Statore/rotore eVTOL predefinito
Degradazione dei bordi di taglio su elementi stretti
Acciaio High-Si (~3,0-3,5% Si)
0,15 mm
1,2-1,6 W/kg
~1.75 T
Difficile- friabile
Solo incollaggio
Motori ad alto numero di giri in cui la perdita per correnti parassite è predominante
Gocce di durata dello stampo 30-40%; non è possibile l'incastro
Nastro amorfo/nanocristallino
0,020-0,025 mm
0,3-0,5 W/kg
~1.56 T
Non timbrabile convenzionalmente
Solo incollaggio
Applicazioni a bassissima perdita, nuclei di dimensioni ridotte
Richiede l'incisione o l'elettroerosione; è fragile; non è pronto per i volumi.
Ferro cobalto (49% Co-Fe)
0,10-0,20 mm
1,0-1,5 W/kg
~2.35 T
Stampabile ma abrasivo
Preferenza per l'incollaggio
Massima densità di potenza, dimensione minima del motore
Costo del materiale 15-30× acciaio al silicio; duro per gli utensili
Se si sta ottimizzando il peso per kilowatt a livello di motore, il ferro di cobalto offre il più piccolo stack di laminazioni per una data coppia. Se si sta ottimizzando l'economia unitaria di una flotta, la maggior parte dei programmi prevede l'acciaio al silicio a 0,20 mm. La decisione di solito viene presa nel contesto del budget di peso dell'intero velivolo: a volte un risparmio di 200 g nella pila dei motori consente di aggiungere 200 g di batteria, cambiando il profilo della missione.
Qualità e certificazione: Cosa chiede l'industria aerospaziale a un fornitore di laminazione
La qualità del settore automobilistico è basata su ISO/IATF. La qualità aerospaziale per i componenti dei motori eVTOL si sta evolvendo, ma la traiettoria è verso la conformità AS9100 e EASA/FAA Part 21. Cosa richiedono attualmente i nostri clienti eVTOL:
Tracciabilità completa del materiale: numero di calore dell'acciaieria → ID del coil → lotto di stampaggio → numero di serie della pila finita
Rapporti di ispezione del primo pezzo con dati CMM su ogni dimensione critica
Test di perdita del nucleo su campioni testimoni di ogni lotto di produzione (metodo ring-core secondo IEC 60404-6, o telaio di Epstein secondo IEC 60404-2 quando specificato)
Tolleranza del peso della pila entro ±0,5% rispetto al valore nominale
Misura della bava su un campione statistico per lotto (profilometria ottica, soglia secondo le specifiche del cliente)
Controllo documentato del processo di ricottura: profilo tempo-temperatura, composizione dell'atmosfera (rapporto N₂/H₂), registro del punto di rugiada
Controllo delle modifiche: nessuna sostituzione di materiale, cambiamento di processo o modifica degli utensili senza la notifica e l'approvazione del cliente.
Si tratta di una documentazione maggiore rispetto alla maggior parte dei programmi automobilistici. I volumi sono inferiori, ma la documentazione per pezzo è più pesante. Abbiamo costruito il nostro sistema di qualità per gestirlo, perché vediamo questo mercato in crescita e i requisiti sempre più stringenti man mano che i programmi di certificazione del tipo passano attraverso il processo EASA/FAA.
FAQ
Quale spessore di laminazione è standard per i motori eVTOL?
Non esiste un unico standard. La maggior parte dei programmi che supportiamo utilizza acciaio al silicio da 0,20 mm come base. I motori a più alto numero di giri o i programmi con budget di perdita molto ristretti passano a 0,15 mm o più sottili. La scelta è dettata dalla frequenza elettrica di funzionamento del motore: i lamierini più sottili riducono proporzionalmente le perdite per correnti parassite e il vantaggio è maggiore alle frequenze più alte.
Le pile di laminazione eVTOL possono utilizzare l'incastro invece dell'incollaggio?
Tecnicamente sì, ma lo sconsigliamo per la maggior parte delle applicazioni eVTOL. Le fossette ad incastro creano danni locali all'isolamento e cortocircuiti interlaminari tra le lamine, aumentando le perdite per correnti parassite. Inoltre, introducono una resistenza termica in ciascun punto della fossetta. Per un motore che è già termicamente vincolato alla potenza di hovering continuo, questa combinazione è un problema. L'incollaggio (backlack o adesivo) offre un risultato elettromagnetico e termico più pulito.
In che modo la degradazione dei bordi di taglio influisce sulle prestazioni della laminazione eVTOL?
Nel caso di materiali sottili con caratteristiche strette, tipici dei progetti di statori eVTOL, la zona magneticamente danneggiata dallo stampaggio può occupare 25-40% della larghezza di un dente dello statore. Ciò aumenta la perdita di nucleo, riduce la permeabilità effettiva (che sposta le forme d'onda della back-EMF e aumenta la coppia cogging) e crea una discrepanza tra le previsioni FEA e il comportamento effettivo del motore. La ricottura di alleggerimento recupera la maggior parte dei danni. Senza la ricottura, le prestazioni effettive dello stack possono discostarsi 15-25% dalla linea di base della simulazione.
Fornite stack di laminazione per motori eVTOL a flusso assiale?
Sì. Produciamo lamine di statore segmentate per topologie a flusso assiale. Lo stampaggio per segmento è standard; l'assemblaggio in un anello di precisione è il punto in cui si concentrano le difficoltà. Utilizziamo un assemblaggio incollato con un fissaggio personalizzato per mantenere l'allineamento da segmento a segmento entro 0,05 mm e verifichiamo la concentricità con una CMM dopo la polimerizzazione.
Quali certificazioni sono necessarie per la fornitura di laminazione eVTOL?
Il quadro normativo è ancora in fase di formazione. La maggior parte dei nostri clienti eVTOL richiede una gestione della qualità conforme allo standard AS9100, la completa tracciabilità del materiale (dal numero di calore al numero di serie della pila) e la verifica della perdita del nucleo a livello di lotto secondo la norma IEC 60404. Man mano che i programmi di certificazione del tipo maturano nell'ambito delle condizioni speciali dell'EASA SC-VTOL e della FAA, ci aspettiamo che i requisiti si formalizzino ulteriormente, in particolare per quanto riguarda il controllo delle modifiche di processo e la qualificazione dei materiali.
Il ferro di cobalto vale il costo delle laminazioni eVTOL?
Dipende dal punto di vista del compromesso peso-costo. Le leghe di Co-Fe offrono ~2,35 T di saturazione contro ~1,80 T dell'acciaio al silicio, consentendo un motore fisicamente più piccolo a parità di coppia. Il materiale costa 15-30 volte di più. Per i programmi in cui il margine di carico utile del velivolo è ridotto e ogni grammo di massa del motore riduce direttamente il carico utile, il calcolo funziona. Per le piattaforme di aerotaxi urbani che ottimizzano l'economia unitaria di una flotta, di solito vince l'acciaio al silicio.
Qual è la differenza di costo tra i prototipi di elettroerosione a filo e le laminazioni di produzione stampate?
Ordine di grandezza approssimativo: le laminazioni per elettroerosione a filo costano 30-80 volte di più per pezzo rispetto alle laminazioni stampate a stampo progressivo a volumi di produzione. Il punto di pareggio dipende dalla complessità della geometria, ma per la maggior parte dei progetti di statori eVTOL, l'utensileria stampata inizia ad avere un senso economico sopra le 300-500 pile. Al di sotto di questa soglia, l'elettroerosione a filo o gli stampi composti sono più convenienti se si considera l'ammortamento degli utensili.
Come si controlla la qualità della pila a bassi volumi di produzione di eVTOL?
La stessa disciplina di processo dei grandi volumi, applicata a lotti più piccoli. Eseguiamo ispezioni del primo e dell'ultimo pezzo su ogni lotto di produzione. Gli anelli di controllo della perdita di nucleo vengono testati da ogni bobina di acciaio in entrata. Le dimensioni delle pile vengono verificate con una CMM. La differenza rispetto al settore automobilistico è che il controllo statistico del processo da solo non funziona quando il lotto è di 200 pile: noi ispezioniamo di più, misuriamo di più e documentiamo di più per ogni unità prodotta.
Avete problemi di deformazione del ponte del rotore nei vostri prototipi attuali? Vedete numeri di perdita del nucleo che non corrispondono alla vostra simulazione? Inviateci il vostro file DXF per una revisione DFM gratuita-Valuteremo il rischio di degradazione dei bordi, la producibilità dei ponti e la compressione dello stack termico per la vostra geometria e volume specifici. Non è richiesta alcuna NDA per la revisione iniziale.
Cheney è un ingegnere applicativo senior di Sino, con una forte passione per la produzione di precisione. Ha una formazione in ingegneria meccanica e possiede una vasta esperienza pratica nella produzione. Alla Sino, Cheney si concentra sull'ottimizzazione dei processi di produzione delle pile di laminazione e sull'applicazione di tecniche innovative per ottenere prodotti di alta qualità.
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Lasciate che le pile di laminazione di Sino diano forza al vostro progetto!
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.