Eモーター設計に最適な素材

モーターデザインに取り組むとき、素材選びはとてもとても重要だ。ケーキを作るようなものだ。質の悪い材料を使えば、質の悪いケーキができる。電気モーターの設計もまったく同じです！良い材料は、モーターをうまく機能させ、長持ちさせ、電力を無駄にしない。もしあなたが素晴らしいモーターを作りたいのなら、この記事は読む価値がある。その仕事に最適な材料を理解する手助けをします。磁石の選択、巻線用のワイヤー、その他eモーターに不可欠な部品についてチェックします。最初から正しい材料を手に入れることで、後で悩むことがなくなります。本当に高性能なモーターを作るための第一歩です。

なぜ材料が電動モーターの設計に重要なのか？

適切な素材は、モーターがその役割を果たすことを保証します。素材はモーターの強度に影響を与えます。さらに、モーターが使用するエネルギーの量にも影響する。優れたモーターには優れた骨格が必要で、その骨格が素材なのです。考えてみてください。電気モーターは電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。モーター内部で使用される材料は、この変換がどの程度うまく行われるかをコントロールする。素材が悪いと、モーターが熱くなりすぎる。あるいはモーターが故障する。あるいは、単にパワーが十分でないモーターです。ですから、どのような電気モーターの設計においても、賢い材料を選ぶことが成功への第一歩なのです。これはどのモーターにも言えることです。賢く選ぶことは、モーターの効率に大いに役立ちます。また、価格やモーターの作りやすさにも影響します。ですから、モーターの材料選択に時間をかけることは、賢いステップなのです。それがモーターの信頼性を高めるのです。

モーターに使用する磁性材料は？

モーターの磁気部品は非常に重要だ。モーターを回転させる磁界を作り出す。そのためには、優れた磁性材料が必要です。磁束をうまく誘導するために必要な材料です。大きく分けて、軟質磁性材料と硬質磁性材料の2種類があります。永久磁石).軟磁性材料は、ステーターやローターコアのように部分的に使用される。軟磁性材料は磁束を集中させ、誘導するのに役立つ。優れた軟磁性材料は透磁率が高い。このことは、磁束の通り抜けが便利であることを示唆している。また、モータの動作周波数における損失が低減されていなければならない。これらのアシストは、モーターをより効率的にします。効果的なモーターを作るには、磁束密度も重要です。ハード磁性材料は、我々は永久磁石のために使用するものです。これらは、非常に独自の磁場を定期的に作るビットです。私達はそれらについて次もっとたくさん話す。あなたのモーターに適切な磁石材料を選択すると、最高の磁気性能を得るのに役立ちます。強力な磁石は、頻繁に強力なモーターを意味します。

永久磁石はどのように高性能モーターを作るのか？

不可逆磁石は、励磁のための電気的な存在を必要とせず、安定した磁束を生み出す。これは大きなプラスだ！このことは、モーターがより小さく、より軽く、より効率的になることを意味します。これらの磁石は、現代のモーターには欠かせないものです。ネオジムやサマリウム・コバルトのような希土類材料から作られた強力な不可逆磁石を使用すると、真に高いトルク密度を得ることができます。これは、より小さなモーターでより大きなパワーを得られることを示唆している。ネオジム磁石は最高のエネルギー製品を提供しますが、特殊なグレードを入手しない限り、高温作業には最適ではありません。サマリウムのコバルトの磁石はより大きい温度をよりよく管理します。優れた磁石を利用することは、どのタイプの高性能モーターにとっても重要です。磁石の選択は全体のモーター様式に影響を与えます。必要な磁場の靭性を考慮する必要があります。また、モーターがどの程度暖かくなるかを考えてください。磁石の種類によって、作用の仕方が異なります。強力な磁石は、モーターの性能と効果を高めるのに役立ちます。磁石からの磁束がモーターを駆動します。

軟磁性材料（SMC）はモーターに最適か？

現在、軟磁性複合材料（SMC）について説明しよう。SMC材料は鉄粉の粒子から作られている。それぞれの粒子の周囲にはシールド層があります。この構造は、ある種のモーター用途には非常にクールです。SMCの大きな利点のひとつは、3次元磁束経路が可能なことです。これは、主に2Dで磁束を誘導する一般的なラミネート鋼とは異なります。この3D特性は、より複雑な形状のモーターを開発するのに役立ちます。また、小型で信頼性の高いモーターを実現することもできます。SMC材料はさらに、特に高い周波数での渦電流損失が減少します。これは、より高い周波数で動作するモーターにとっては素晴らしいことです。それにもかかわらず、SMC材料にもいくつかの欠点がある。その透磁率は一般的にラミネーション鋼よりも低い。つまり、すべてのモーターに最適とは限らないのです。また、組み立て時の作業も複雑になります。しかし、高い規則性での損失低減や特殊な形状を必要とする特定のモーター設計の場合にも、SMCは考慮に入れるべき素晴らしい選択肢です。それはあなたのモーターを強化することができます。

モーターの巻線にはどのようなワイヤーが最適か？

電気モーターの巻線は筋肉のようなものです。巻線は一般的にマグネットワイヤーのコイルで、そこに電流が流れると電磁界が発生します。これが他の磁気部品と係合し、モーターを変形させます。ですから、選ぶマグネットワイヤーはモーターにとって本当に重要なのです。銅は電気伝導性に優れています。これは、電気エネルギーが少ない抵抗で便利に流れることを示唆しています。抵抗が少ないということは、熱として無駄になるエネルギーが少ないということです。これはモーターの効率を高めることにつながります。一般的なモーターでは、銅線を使用するのが一般的です。アルミ線が考慮されることもあります。銅より軽いのです。しかし、導電率は低下します。そのため、銅線とまったく同じ電流を流すには、より太いアルミ磁石線が必要になります。これはモーターを大きくします。さらに、巻線のターン間のショートを防ぐために、マグネットワイヤーには優れた絶縁体、通常はエナメルコーティングが必要です。この絶縁は、モーター内部の電圧と熱に対処する必要があります。マグネットワイヤーのオプションは、一般的なモーター性能に影響します。

モーターのステーターとローターにラミネーション鋼板が重要なのはなぜか？

これらの部品は、一般に、次のように呼ばれる薄い鋼板を積み重ねて作られている。積層.(素材自体はラミネート鋼または電気鋼）。なぜスリムなシートを使うのか、疑問に思われるかもしれません。ステーター・ラミネーションモーター用の強固な鉄の塊とは対照的である。ラミネーションを使用する要因は、渦電流と呼ばれる電力損失を減らすためである。電磁場が導電性製品（モーターの鉄のような）の中で速やかに変化すると、このような渦電流が発生する。渦電流は暖気として電力を浪費し、モーターの効率を低下させます。電気的に絶縁された薄いラミネーションシートを使用することで、渦電流のコースを分けます。これにより、モーターの損失が大幅に削減されます。優れたステーターコアは、最高品質のラミネート鋼.さらに、ラミネーションに使用される鋼鉄の種類も問題となる。私たちは、透磁率が高く、モーターの動作周波数での損失が少ないなど、優れた磁気特性を持つ鋼を探します。より薄いラミネーションシートは、より高い周波数のモーターに適していますが、製造と組み立てにコストがかかります。つまり、モーターのスタイルにはトレードオフがあるのです。ステーターとローターのラミネーションは、効果的なモーターに不可欠です。これらのラミネーションの磁束経路は、モーターの磁気エネルギーを概観します。

絶縁はどのように電気モーターを確実に作動させるのか？

絶縁は電気モーターの安全装置に似ている。磁石や巻線ほど驚くものではないかもしれませんが、非常に重要です。優れた絶縁がなければ、モーターはショートしたり、作動しなくなったり、あるいは安全でなくなる可能性があります。モーターのさまざまな部品を絶縁する必要があります。モーターの絶縁材の主な仕事は、電力をあるべき場所に維持することです。巻線内のマグネットワイヤーは、それ自体がエナメル仕上げになっています。その後、巻線とステータ・コアの間の絶縁が必要です。これは通常、スロットライナーで仕上げられます。さらに、モーター巻線の異なる相の間にも絶縁が必要です。これは部分放電の防止に役立ちます。部分放電は、特に高電圧の場合、時間とともに絶縁を劣化させます。モータの絶縁システムは、動作温度、電圧ストレス、振動や化学物質の種類に注意する必要があります。熱伝導性の良い製品も同様に、モーター巻線から遠く離れた場所への熱伝導を助けることができます。絶縁に失敗すると、モーターは故障します。ですから、モーターの絶縁には決して手を抜かないようにしてください。適切な絶縁は、弾力性のあるモーターに不可欠です。

高性能モーターの熱を管理する最善の方法とは？

電気モーター、特に高性能モーターにとって熱は大敵である。モーターが回転すると、熱が発生します。これは、銅巻線の抵抗、ステータ・ラミネーションの損失（渦電流など）、磁気損失から生じます。発生したこの熱を除去（または放散）しないと、モーターが暖かくなりすぎることがあります。これは絶縁体を傷つけ、磁石（特にネオジム磁石）を弱め、モーターの寿命を縮める可能性があります。従って、優れた熱管理はモーター・スタイルの鍵となります。選ぶ材料もその一助となります。例えば、モーターハウジングのような部品に熱伝導性の良い材料を使用すれば、熱を逃がすことができます。モーターの設計によっては、フィンを使った空冷システムが必要になるかもしれません。より強力な（あるいは出力密度の高い）モーターには液冷システムが必要かもしれません。目標は、巻線とステーターのようなモーターの高温部品から暖気を逃がす大きな経路を提供することです。巻線に使用されるワニスなどもその役割を果たすことがあります。ワニスはワイヤーを互いに固定するのに役立ちますが、熱を伝導する必要もあります。熱性能が高ければ、モーターはより長く、より強く作動することができます。私たちは、熱源からモーターの外側までの熱抵抗を低くすることを目指しています。これはモーターを低温に保つのに役立ちます。

より良い素材は、モーターの性能と効率を向上させるのか？

より良い素材をストレートに選ぶことで、モーターの性能が向上し、効率が高まります。それはちょうど任意のタイプの電気モータースタイルの性能を高めるための最も効果的な方法の一つです。モーターひとつひとつが、慎重な製品選択から恩恵を受けます。例えば、より高い強度の永久磁石を使用すると、モータのトルクとトルク密度を高めることができます。これは、非常に同じ寸法のモーターからさらに大きなパワーを得ることができるか、または非常に同じパワーでモーターを小さくすることができることを示唆しています。巻線に導電率の高い銅線を使用すると、熱としての電力損失が減少します。これはモーターをより効率的にします。ステーターとローターのラミネーション鋼板の改良により、コアロスが減少し、特に高周波での性能が向上しました。このような改良は積み重なる。優れた材料で作られたモーターは、より低温で動作します。長持ちする。また、同じ仕事量をこなすのに必要な電気エネルギーも少なくなります。これはモーター自体に良いだけでなく、全体的な節電にもつながります。より高いモーターの品質は、これらのオプションから生まれます。

モーター素材を選ぶとき、どのような選択をしなければならないか？

私がモーター設計に携わるとき、素材の選択には常にギブ・アンド・テイクが伴う。これはトレードオフと呼ばれるものです。すべてのモーターの各部分に「完璧な」材料が1つということはほとんどありません。さまざまなものを安定させる必要があります。例えば、ネオジムのような非常に強力な磁石材料は、高い出力レベルで素晴らしい性能を発揮します。しかし、価格が高くなったり、サマリウム・コバルト磁石のように熱をうまく扱えなかったりします。つまり、磁気性能の一部を費用や温度耐性と引き換えにするわけです。また、より薄いラミネーション鋼板を使用すると、モーターの損失は減少しますが、ステーターの製造や組み立てがより難しくなり、コストが高くなる可能性があります。

また、モーターの全体的な目的も考慮する必要がある。経費が最優先か？それともモータの最大効率か？あるいはモータの可能な限り小さなサイズ（高トルク密度）か？あるいは、モーターは非常に高温の環境で動作する必要があるのか？これらの質問に答えることで、材料の選択肢を導くことができます。どのモータ設計者もこのようなトレードオフの問題に取り組んでいます。重要なのは、特定のモーター用途についてこれらを理解し、望ましいモーター性能を達成するために賢い決定を下すことです。それはモータがその目標を達成するために不可欠です。