軸流モーターの積層：ラジアルフラックスとの比較は理にかなっているか？

というバイヤーの質問に対して 軸流モータラミネーション ラジアル・フラックス・ラミネーションよりも優れているのであれば、普通は質問を遅くする。それほどではない。十分です。本当の問題はモーターのスケッチではない。それはラミネーションスタックです。いくつのセグメントファミリーが存在するか、フラックスがどのようにスチールを横切るか、アセンブリがどの程度平らに保たれるか、スタックがどのように冷却されるか、トルクリップルや損失が生産部品に現れ始める前に設計がどの程度の変動に耐えられるか、などです。アキシャル・フラックス・マシンは、短パッケージ、高トルク密度のレイアウトにおいて強力なケースを持っていますが、ラミネーションの問題は、コンセプトがCADから離れた瞬間に寛容ではなくなります。.

スタックメーカー側から見ると、ラジアル・フラックスは、積層鋼板ではまだより自然な形式です。パンチプロファイルは通常、軸方向に繰り返し積層されます。工具補正はよりクリーンです。スタック圧縮はよりクリーンです。自動化はよりクリーンです。アキシャル・フラックスはそれを変えます。多くの製造では、電気鋼材はもはや1つのプロファイルの軸方向の繰り返しスタックではなく、不均一な放射状のセグメントまたは歯と背中の鉄片のセットになり、工具がリリースされると、小さな形状の変更でさえ経済的に難しくなります。.

軸流ラミネーションが意味を持ち始める場所

アキシャルフラックス積層は、モーターチームだけでなく、パッケージがプロジェクトを推進するときに意味を持つ。軸方向の長さが非常に短い。使用可能な直径が大きい。低速から中速で高トルク。冷却面への直接アクセス。これらは実際の利点であり、軸流磁束がトラクション、航空宇宙隣接、緊密にパッケージ化された産業用システムに登場し続ける理由でもある。ポイントは、軸流が常に勝つということではない。ポイントは、ラジアル磁束では不可能な方法でシステムの境界を動かすことができるということだ。.

軸流設計が実行可能であり続けるスタックレベルの理由もあります。セグメント化されたステータは、ティース、巻線、組立経路を一緒に設計することで、スロットの充填率を従来の一体型ラミネートコアよりもはるかに高くすることができます。セグメンテーションされた集中巻線では、銅の充填率は 75% から 80% の範囲に入ることができます。常にではありません。しかし、十分な頻度で重要なのです。.

また、適切なスタック・アーキテクチャでは、材料の使用量を改善することができます。セグメント化されたラミネーションは、ステーターとローターの特徴が同じシートパターンから押し出されるレイアウトに比べて、パンチの無駄を減らすことができます。しかし、組立工数、基準管理、接着、検査が通常より難しくなるため、総コストの削減を保証するものではありません。それでも、一体型コアの材料入れ子が醜いプログラムでは、セグメンテーションは単なる電磁気の選択ではない。それは工場の選択である。.

軸方向磁束ラミネーションが難しくなる理由

問題は、フラックスの経路とスチールのフォーマットから始まる。従来の電気式スチールは2Dロジックを好む。軸流機械はそうでないことが多い。トポロジーの中には、磁気回路をより3次元的な経路に押しやるものもあり、ラミネート・スタックの製造が厄介になるのはまさにそこです。設計に3次元磁束挙動が必要になると、チームは通常、セグメンテーションの複雑さ、ハイブリッド・コア構造、あるいは電気鋼よりも磁気特性の弱い代替磁性材料のいずれかを受け入れることになる。これらの選択肢はどれも無料ではない。.

つ目の問題はギャップ制御だ。分割されたコアは寄生ギャップをもたらす。小さな隙間だ。それでも存在する。これらのギャップはコギングを発生させ、作動調和を乱し、セグメントとセグメントの適合が一貫していないとトルクを低下させます。余分なカットエッジも役に立ちません。カットエッジの損傷は局所的な磁気特性を劣化させ、損失を押し上げ、多くの初期プロトタイプが示唆する以上に、厳密なプロセス制御が重要になります。これが、軸方向磁束のサンプルが、実験室では問題なく見えても、バッチ生産になると、うるさくなる理由の一つである。.

次にスロット開口部である。ラジアル・フラックス・モーターでは、スロット開口部のトレードオフはすでによく知られている。軸方向磁束ラミネーションでは、その影響はスタックを通してより不均一になります。スロット開口部を広くすればステーターコアの損失を下げることができますが、マグネットの渦損失も増加し、開口部が非常に大きくても小さくてもトルクが低下します。さらに厄介なことに、分割アキシャル設計のスロット開口部は、あるラミネーションスライスから別のラミネーションスライスへと磁束密度分布を変化させます。そのため、「スロットを少し開けるだけでよい」というのは、工場での指示としては不適切です。.

ラジアル・フラックスは今でも多くの実戦プログラムを制している

大量生産の工業生産では、ラジアル・フラックス・ラミネーショ ンがまだ安全な答えである。確立された金型ロジック。アセンブリ変数が少ない。スタック参照が容易。自動化に寛容。長期的なコストダウンがより予測しやすい。プロジェクトの概要がコスト、再現性、工業化のスピードである場合、ラジアルフラックスがデフォルトであり続けるのには理由があります。.

冷却と効率が実用的な限界に達すれば、より軽く、より短いモーターコンセプトが自動的に優れたマシンを生み出すわけではありません。共通の運転目標と冷却を前提にしたあるトラクション・モーターの比較では、軸流機がより積極的なヨークレス・アーキテクチャーに移行しない限り、同等のラジアル・レイアウトが望ましいことに変わりはなかった。それが普通である。パッケージングの利益は、通常、エンジニアリングの負担を別のところに押しやる。.

アキシャル・フラックス・ラミネーション・スタックの見積もり前に確認すること

アキシャル・フラックス・ラミネーション・スタックの見積もりをする前に、私たちはまず、セグメント・ファミリーの数、セグメント間ギャップの許容誤差、接着または溶接後の最終的な平坦度、そして顧客が組み立て時にコアをどのように参照させたいか、という4つの点を調べます。それだけが問題だからではありません。残りの問題が対処可能かどうかを決めるからです。.

設計に多くのユニークなセグメント形状が必要な場合、エンジニアリングの変更サイクルが遅くなる。セグメントインターフェースに安定したデータム戦略がないと、ギャップのばらつきが現れます。スタックがフラットに保てない場合、軸力、エアギャップの一貫性、NVHが一緒に漂い始めます。熱経路がまだ “後回し ”にされている場合、ラミネーション設計はおそらくまだ安定していません。アキシャル・フラックス・プログラムは、ラジアル・プログラムよりも後期の妥協を罰する。.

軸流モーター積層とラジアルフラックス積層

上の表は、分割コア、スロットフィル挙動、スタックロス、冷却限界、アキシャル／ラジアル機械比較などのエンジニアリング作業で繰り返し見られるパターンである。.

では、軸流モーターのラミネーションは理にかなっているのだろうか？

時にはそうだ。デフォルトではない.

軸方向パッケージの短縮、有用直径での高トルク密度、モジュール式ステーター構造、または形状から実際に恩恵を受ける熱レイアウトなど、顧客がシステム上の利点を購入する場合に意味があります。このような場合、スタックの複雑さが増すことは正当化できます。それが唯一の賢明なルートであることもあります。.

プロジェクトが主に、安価で再現性があり、スケーラブルなラミネートコアで、高速な金型反復と広い工程マージンを求めている場合には、これらは意味をなさない。ほとんどのB2B製造プログラムでは、それはまだラジアルフラックスの領域である。間違いは、放射状の製造問題に軸方向の答えを押し付けることである。.

私たちの工場では、ルールは単純で、パッケージングの利益が本当にあり、セグメント戦略が規律正しいものであれば、軸流ラミネーションは適切な製品になり得ます。ギャップ制御、カットエッジ効果、または熱的制限を無視することに価値ケースが依存する場合、設計は通常、数ラウンド後にラジアルフラックスに戻る。軸方向が間違っているからではありません。スタックが最初に真実を語ったからです。.

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