ベスト・モーター・ラミネーション素材

どんなタイプの優れた電気モーターでも、コアは薄いシートでできている。モーター積層.モーターに適切なラミネーション材料を選択することは、単なる些細なことではなく、モーターの性能と効率に直接影響します。優れたモーターを作るには何が必要なのだろうと考えたことがある方、モーターの設計に最も効果的な材料を選ぼうとしている方に、この記事はお勧めです。信頼性の高いケイ素鋼から高度なアモルファス合金まで、様々な種類のモーターラミネート材料を見ていきます。この記事は、あなたの次のモータープロジェクトのために、これらのモーターラミネーションの選択肢を理解するのに役立ちます。このモーターラミネート製品の種類に関するガイドは、電動モーターラミネートの数多くの側面を明らかにすることでしょう。

モーターのラミネーションとは何か？

特殊な金属の極薄の薄片を積み重ねる様子を思い浮かべてほしい。これらの薄片（ラミネーション）がモーターのコア（固定部品（ステーター・ラミネーション）と回転部品（ローター・ラミネーション）の両方）を形成する。各モーターのラミネーションは次のラミネーションから絶縁されている。これは、あらゆる種類のモーターにとって非常に重要な設計上の選択です。これらのモーター・ラミネーション・スタックは、モーターがどのように機能するかに不可欠です。

なぜわざわざ薄型の絶縁モーターを積層するのか？それは電力損失と戦うためです。モーターの電磁場が急激に変化すると、コア材に望ましくない電流が発生することがあります。これは渦電流損失と呼ばれ、単純に熱に変わり、モーターの効率を低下させます。薄いラミネーションを使用することで、これらの電流が流れにくくなり、渦電流損失を減らすことができます。つまり、より効率的なモーターを実現できるわけです。ここで重要な役割を果たすのが、ラミネーション材料の選択です。モーターのラミネーションに使用される材料の磁気特性は、モーター全体の効率に直接影響します。

なぜケイ素鋼板はモーター・ラミネーションに人気があるのか？

自動車業界の誰に聞いてもこう言うだろう。ケイ素鋼はモーターのラミネーションにとって大きな意味を持つ。ケイ素鋼は、基本的に鉄の合金にわずかな割合のケイ素を加えたものです。これはただの合金ではなく、モーターに最適な軟磁性材料です。この目的のために最も一般的に使用される材料の一つです。

珪素鋼板がモーター・ラミネーションに広く使われている主な理由は、その優れた磁気特性と比較的安価なことである。合金中のシリコンは材料の電気抵抗率を高めます。これは、モーターラミネートにおける渦電流損失を減少させ、モーターを冷却し、モーター効率を向上させるのに役立つためです。多くの汎用モーター用途において、ケイ素鋼はモーターラミネート材料として性能とコストの優れたバランスを提供します。電気モーターのラミネーションの世界ではまさに主力製品であり、これらの合金は一般的に多くの種類のモーターで使用されています。

ケイ素含有量はモーター・ラミネーションのケイ素鋼にどう影響するか？

珪素鋼の珪素含有量は、慎重にバランスを取る必要がある。鉄合金にケイ素を加えると、その電気抵抗率が高くなります。これは、厄介な渦電流損失を減らすことができるためです。損失の少ないモーターは、より効率的なモーターである。シリコンの量は、モーターのラミネーション材料の挙動に大きな影響を与えます。

しかし、シリコンを添加しすぎると、シリコンスチールが脆くなります。そのため、モーターコアに必要な薄いモーターラミネートのスタンピングや切断が難しくなります。また、適切な材料処理も重要な要素です。一般的に、モーターラミネート用の珪素鋼の珪素含有量は、わずかなものから約3.5%のものまであります。一般的にシリコン含有量が高いほど、コア損失が低くなるなど、モーターの磁気特性が向上しますが、その代償として加工性が低下し、材料コストが高くなる可能性があります。そのため、エンジニアはモーターの要件とラミネーションの製造工程に基づいて、適切なグレードのケイ素鋼を選択する必要があります。

モーター・ラミネーション・スタック用ケイ素鋼板には様々な種類がありますか？

ああ、確かにそうだ！すべてのケイ素鋼が同じように作られているわけではない。無配向珪素鋼と粒状配向珪素鋼があります。ほとんどのモーター用途、特に磁束の向きが一定でない用途では、無配向珪素鋼がよく使われます。これは、ラミネーションの平面内のあらゆる方向で、かなり一貫した磁気特性を持っています。このタイプの電気鋼は、多くのモーター設計に不可欠です。

一方、粒方珪素鋼は、ある特定の方向に非常に強い磁気特性を持つように加工されている。そのため、磁束経路が明確なトランスコアに最適です。一般的には変圧器に使用されますが、特殊なモーター設計に使用されることもあります。モーターのラミネーションにこれらのタイプを選択するかどうかは、磁場がモーター内でどのように振る舞うかによって決まります。目標は常に、選択したケイ素鋼からモーターに最適な磁気性能を得ることです。この変圧器用鋼板には特定の用途があります。異なるタイプのモーターラミネートの選択は不可欠です。

アモルファス合金とは何か？

ここで、モーター・ラミネーションにとってもう少し高度なもの、アモルファス合金についてお話ししましょう。アモルファス合金は、しばしば金属ガラスと呼ばれ、ケイ素鋼とは全く異なる構造を持っている。規則的な結晶構造ではなく、ガラスのように原子がランダムに配列しているのだ。このユニークな構造により、アモルファス合金は驚くべき軟磁性特性を持ち、コアロスが非常に少なく、モーターの高効率化につながります。

モーターのラミネーションにおけるアモルファス合金の大きな利点は、特に高周波でのコア損失が非常に低いことです。これは、アモルファス合金の高い電気抵抗率とユニークな構造が、渦電流損失を大幅に低減するのに役立つからです。高効率モーター、特に高速で動作するモーターを設計する場合、アモルファス合金は画期的なものになります。ケイ素鋼と比較して、アモルファス材料はモーター効率を大幅に向上させることができます。これは、無駄なエネルギーが減り、モーターがより低温で作動することを意味します。これらの合金はモータの効率を実質的にステップアップさせるので、アモルファスコアを持つモータは非常に魅力的です。

アモルファス・モーターのコア・プロセスについて教えてください。

アモルファス合金の積層でモーターコアを作るのは、ケイ素鋼とは少し違います。アモルファスモータコアプロセスには、独自の課題と技術があります。アモルファス合金は非常に薄く脆いため、取り扱いには注意が必要です。アモルファス合金は通常、薄いリボン状になっています。これらのアモルファス合金材料は、異なる製造工程を必要とします。

これらのリボンを巻いたり重ねたりしてモーターコアを形成する。最高の磁気特性を得るために、成形後にアニールと呼ばれる特別な熱処理が必要になることもある。製造工程は、モーター用の珪素鋼板積層に比べて複雑になる可能性がある。しかし、モーターの効率が絶対的に重要な用途では、電力損失の低減など、モーターにおけるアモルファス合金の利点は、製造上の複雑さを上回ることがあります。モーターのラミネーションエンジニアリングにおける多くの事柄と同様に、これはトレードオフなのです。このプロセスは最終的なモーター特性に影響を与えます。

モーター・ラミネーション用ニッケル鉄合金は？

ニッケル鉄合金は、モーターラミネーション用材料のもう一つの興味深いグループである。これらの合金はパーマロイと呼ばれることもあり、特に低い電磁界強度で高い透磁率が重要な用途に使用される。軟磁性材料の一種です。ニッケルの含有量は様々で、それによって合金の特性が変化します。この合金はモーターラミネート用の特殊なオプションです。

これらの合金は優れた磁気特性を提供する。低から中程度の誘導で高い透磁率を得ることができる。このため、高感度センサー、ある種の変圧器、磁束の精密な制御が必要な特殊なモーター設計などの用途に適しています。しかし、ニッケル鉄合金は一般的に珪素鋼より高価です。そのため、一般的には高性能モーターや、高透磁率のような独自の磁気特性が真価を発揮するモーターの特定部分に使用されます。モータのラミネーションにこの合金を使用すると、そのようなニッチなモータの性能を大幅に向上させることができます。ニッケルの含有量は、その性能にとって極めて重要です。

コバルト-鉄合金は高性能モーターラミネート材料の優れた選択肢か？

絶対的に高い磁気飽和度が必要な場合、コバルト鉄合金がモーターラミネート材料として一般的に使用されます。コバルトと鉄を組み合わせたこれらの合金は、ケイ素鋼やニッケル鉄合金よりもはるかに高い飽和磁束密度を達成することができます。そのため、モーターコアの材料としては最も高価な部類に入る。

この高い磁気飽和度は、材料が "最大 "になる前に、より多くの磁束を流すことができることを意味する。これは、モーターを小型化・軽量化しつつ、高出力・高トルクを実現する上で非常に重要です。コバルト合金は間違いなく高価なモーターラミネート材料です。コバルト合金は確かに高価なモーター用ラミネート材料です。しかし、少しでもパワー密度が重要な高性能モーターでは、モーターのラミネーションスタックにコバルト合金を使用する利点は投資に値することがあります。コバルト合金は、特に高飽和度が要求される特定のモーター設計において、トップクラスの選択肢となることは間違いありません。ここではコバルト含有量が重要です。

モーターコアのラミネーションに使用される他の軟磁性材料とは？

ケイ素鋼やアモルファス合金のような重量級以外にも、モーターコアのラミネーションに使われる軟磁性材料があります。非常に特殊な要求に対して、設計者はしばしば軟磁性複合材料（SMC）のような材料を検討します。これは鉄粉粒子を絶縁層でコーティングし、複雑な形状にプレスしたものです。これは一般的なラミネーション・スタックとは全く異なります。これらの複合材料は、モーターにユニークな利点をもたらします。

SMCは、一部の軸流モーターのように複雑な3次元磁束経路を持つ電気モーターに最適です。SMCは、鉄粒子が互いに絶縁されているため、特に高周波での渦電流損失が低い。透磁率はラミネートシリコンスチールほど高くないかもしれませんが、複雑な形状を形成できることは、特定のモーター設計にとって大きな利点となります。ここでの材料選択は、モーターとそのラミネーションのユニークなニーズによって真に決まります。特定のモーターラミネーションニーズに対応するこれらの磁性材料は進化し続けており、他の材料としては特殊な粉末鉄合金のオプションがあります。

モーターのステーターとローターのラミネーションに正しい材料を選択するには？

実際、モーターのステーターとローターのラミネーションの材料選択は、いくつかの事柄に左右されます。すべてのモーターに「最適」な材料はありません。モータの動作速度、要求されるモータ効率、動作温度、そしてもちろんコストについて考える必要があります。モーターのラミネーション材料の選択は、最終的なモーターに大きな影響を与えます。

汎用モーターでは、性能とコストのバランスから、無配向珪素鋼がよく使われる。本当に高いモータ効率、特に高周波数での効率が必要な場合は、コストは高くなりますが、アモルファス合金、あるいは特殊な珪素鋼の方が良い場合もあります。高い磁束密度が必要でコンパクトかつ強力なモーターには、コバルト合金を検討することがあります。重要なのは、磁気特性、機械的強度、ラミネーションの製造の容易さ、および特定のモーター用途の全体的なコストの間のトレードオフを理解することです。モータの設計を成功させるためには、電気伝導度を含むすべての磁気的・電気的特性を考慮し、モータのラミネーションに使用する材料を慎重に選択することが不可欠です。この選択がモータの効率と性能を決定します。