PMSMラミネーション設計：ステータとロータスタックの製造制約

永久磁石同期モータのラミネーション設計は、通常CADではきれいに見える。そして生産が始まります。カットエッジの損傷、安定したスタンピングには細かすぎるスロットの特徴、シミュレーションには合格するが金型摩耗後の安全マージンが十分でないローターブリッジ、モデルがソリッドな鉄を想定していたのに磁性鋼を失うスタックなどです。これが実際の設計境界です。図面ではありません。作られた部分。.

私たちの工場では PMSMラミネーション, ステーターラミネーションそして ローターラミネーション プロジェクトがDFMに入ると、別々のトピックとして扱われます。鋼種、積層厚さ、打ち抜きルート、バリ限界、接合方法、スタック圧縮、最終組立公差などだ。そのうちのひとつを欠いても、モーターは動くかもしれません。ただ、原型が約束したようには動きません。.

大量生産におけるPMSMラミネーション性能の限界は？

ラミネーション・リリースのほとんどの失敗は、3つの要因によって決まる。.

第一に、切断後の電磁鋼板はもはや理想的な状態ではありません。パンチングによって残留応力が発生し、エッジ付近で局所的な磁気劣化が生じる。第二に、スタックは活性鋼の完全な固体ブロックではない。バリ、平坦度、コーティングの状態、接合方法のすべてが、実際の磁気セクションを変化させる。第三に、電磁設計では効率的に見えるローターとステーターの特徴も、プレス公差、金型摩耗、組立順序が加わると不安定になることがある。.

そのために、私たちは モーター積層設計 磁気レイアウトが凍結された後のクリーンアップステップではなく、製造上の問題として早期に解決する必要があります。スタンピング、接合、応力除去アニール、そして最終的なはめ込みでさえ、完成したモーターがシミュレーションのベースラインから離れるほどコア損失や局所的な挙動を変える可能性があります。.

PMSMラミネーションの電気鋼厚と切断端損傷

薄いラミネーションは渦電流の損失に役立つ。この分野の人なら誰でも知っていることだ。見逃されがちなのは、カットエッジで起こることです。歯、リブ、ブリッジの幅が狭ければ狭いほど、ダメージゾーンが重要な意味を持つ。そこで設計が狂い始める。最初は劇的ではありません。その後、損失、無負荷電流、温度などに現れるようになります。.

大量生産用 モーターラミネートスタンピング, 打ち抜き加工は、金型が出来上がれば速く、費用対効果も高いため、今でも一般的な方法である。しかし、打ち抜き加工には、加工硬化、エッジの変形、バリのリスクも伴います。プロトタイプの数量では、レーザーカットはハードなツーリングを避けることができるため、より安全であるように見えるかもしれませんが、独自の熱影響が発生し、プレス加工の生産動作の直接の代用にはなりません。プロトタイプカットされたラミネーションは、スタンピング製造の決定に対する最終回答としては扱いません。.

カッティングクリアランスの問題アニーリングは重要だ。さらに重要なことは、これらは共に重要であるということです。無方向性電磁鋼板に関する公表された研究によると、パンチング後のロス挙動は、クリアランス、周波数、熱処理によって変化し、あるテストセットでは、これらの条件下でアニール後に3%のクリアランス付近で最も効率的な応答が見られました。私たちはそれを正しい方法で使っています。普遍的な数値としてではなく、パンチのセットアップと後工程の回復を別々に検討することはできないという証明としてです。.

実用的なDFMでは、私たちのルールは単純です。ラミネーションが十分に薄くなり、切断の影響を受ける部分が断面の重要な割合を占めるようになると、形状はもはや公称寸法だけでは判断できなくなります。それは、製造されたエッジの状態によって判断されます。.

ステーター・ラミネーション・スタンピング：スロット設計の制約と巻線の実現可能性

ステータースロットは単なるスロットではありません。巻線アクセスウィンドウであり、ティース剛性の決定であり、局所飽和の決定であり、同時にノイズの決定でもある。.

スロットの開口部を広くすると、通常、巻線の挿入と製造公差が向上します。また、コギングを悪化させることもある。開口部を狭くすると、磁気面は改善されますが、ラミネーションをより厳しいスタンピング制御と、より寛容でない組み立てに押しやることになります。そこで誰かが、コギングトルクを抑えるために小さな切り欠きを加えます。それがうまくいくこともある。切り欠きは、金型寿命が延びるにつれて不安定になる最初の特徴になることもあります。.

多くのPMSMの記事が理論的にとどまっているのはこの点である。プレス加工において、問題は切り欠きや補助溝がリップルを減らすかどうかだけではない。問題は、そのフィーチャーがバッチ1とバッチ100,000で同じ結果を出すのに十分な再現性で生産に耐えられるかどうかです。細かすぎたり、鋭すぎたり、バリに対して敏感すぎる歯先フィーチャーは、その電磁的な意図を長く保つことはできません。.

について ステーター・ラミネーション設計, 私たちは通常、ツールリリース前にこれらのチェックをロックします：

• 巻線挿入をサポートする最小スロット開口部
• バリおよび公差後の最小歯幅
• 金型摩耗に耐える歯先またはノッチの形状
• 理想的なスタック高さではなく、実際のスタック係数に基づくバックアイアンの厚さ
• 生産速度でも検査可能なリップル制御機能

このリストは普通に聞こえる。ほとんどの高価な修正はここから始まる。.

ローターラミネーションブリッジの厚さ：漏れ磁束と機械的強度の関係

内装型PMSMローターの場合、ブリッジの厚さは通常、図面上で最も難しい線となる。薄すぎると、ローターは機械的余裕を失います。厚すぎると、漏れ磁束がトルクと力率を奪い始めます。この取引には巧妙な言い回しはありません。ブリッジは一度に2つの議論を担っているのです。.

スピードが上がると、ブリッジは磁気的なディテールではなくなり、構造的な限界となる。センターリブ、アウターリブ、フラックスバリアコーナーも同様です。ブリッジ数やブリッジ幅を増やすと、応力分布が改善され、許容速度が上がりますが、漏れ経路も増えます。そのため、ブリッジ材を追加することでローター設計が「修正」されるのが遅れると、電磁出力でその修正の代償を払うことになることがよくあります。.

また、私たちはローターのコーナーをシャープな解析形状として認めていません。実際のスタンプラミネーションにはフィレットコントロールが必要です。よりソフトなトランジションは応力集中を軽減します。また、金型をより素直にします。鋭角のモデルしか生き残らないブリッジは、通常、製造審査には間に合いません。.

よくある設計見直しのパターンは次のようなものである：元のローターブリッジは電磁ターゲットからサイズを決め、次にプレス公差、バリ、オーバースピードマージンが追加され、残りの実セクションが予想より小さくなる。その時点で、設計はブリッジを広げるか、バリア形状を変更するか、磁気性能の低下を受け入れるかのいずれかになります。金型鋼を切断する前に解決した方が良い。.

PMSMローターの製造性チェックが必要ですか？
ローターの図面またはDXFをお送りください。. .ブリッジ幅、リブ形状、バリのリスク、スタッキングの可能性などを、ツーリング開始前に検討することができます。.

斜めのロータースタックとリップル低減：良いアイデアだが実行は難しい

スキューは有効です。スロットに関連する影響を減らし、コギングトルクを助け、しばしば音響的な挙動を改善する。その部分については議論の余地はない。問題は実行です。標準的な分割スキューは、磁石の組み立て、スタック登録、生産管理を複雑にします。スキュー角度は、シミュレーションでは正しくても、製造では間違っているかもしれません。.

そのため、私たちは次のような議論を好む。 スキュー・ローター・ラミネーション・スタック 電磁気的な用語だけでなく、製造的な用語でも。ステップスキュー、コアスキュー、クロススタックアプローチはすべて理にかなっていますが、新たなばらつきを発生させることなくスタックをインデックス化し、圧縮し、接合できる場合に限られます。製造可能なスキュー法の中には、まさにこのような理由から開発されたものもあります。リップルの利点を維持し、組み立ての手間を減らすためです。.

我々の作業ルールは単刀直入だ。もしスキュー戦略がアライメントを維持するために例外的な処理を必要とするならば、それはまだプロダクションレディではない。.

バリ制御、層間ショートリスク、スタック品質

バリとは、外観上の欠陥ではない。 モーター積層. .バーはスタック動作に問題がある。.

バリが隣接するラミネート間のコーティングの分離を壊すと、層間接触が形成される可能性がある。その経路が閉じると、余分な渦電流が循環し、局所的な加熱が起こる。このメカニズムはよく知られている。また、このメカニズムは、外見上同じように見える2つの積層が、荷重下で大きく異なる挙動を示すことがある理由の1つでもある。.

だからこそ、私たちの検査の焦点は通常、“エッジが許容範囲に見えるか？”ではないのだ。それよりも狭い範囲なのです。バリの高さ、エッジのロールオーバー、スタックの圧力を合わせて、絶縁シート全体に導電性接触を作り出せるかどうかをチェックします。形状は許容できても絶縁の完全性が低いスタックは、やはり不良スタックです。.

もう一つの問題。バリはロスを脅かすだけではない。梱包品質や単位スタック高さあたりの実質有効鋼材にも影響する。そのため スタッキング係数 図面上の数字は、私たちにとって会計上の数字ではない。設計パラメータなのです。もしモーターがバックアイアンやブリッジ部分のすべてのビットに依存するのであれば、スタック密度はリリース前に定義されなければなりません。.

ラミネーションの接合方法：溶接、接着、インターロッキング？

中立的な接合方法はない ラミネートスタック.

接着剤による接合は絶縁性を保ちやすく、磁気面でも有利である。機械的接合は実用的で一般的だが、局所的な変形や硬度変化が磁気特性に影響を及ぼす可能性がある。融接は強固なスタック完全性を与えるが、コーティングを損傷し、局所的な微細構造を変化させ、残留応力をもたらす可能性がある。この3つの方法は、ある問題を解決する一方で、別の問題を引き起こす。.

だから、早い段階で合流ルートを凍結する。プロトタイプの承認後ではありません。溶接されたステータスタック、接合されたロータスタック、そしてインターロックされたスタックは、損失、剛性、プロセスの再現性において同じ挙動を示すわけではありません。部品は寸法的に正しいが、モーターが以前の想定と合わなくなっているのだ。.

PMSMラミネーションデザインテーブル：ツーリング前にロックするもの

この表は、私たちが実際のDFMで時間を費やす場所です。というのも、一旦金型が作られると、これらのどれかを変更することで、通常、コスト、リードタイム、歩留まりが同時に変わってしまうからです。.

PMSMのステータとロータのラミネーションのDFMチェックリスト

をリリースする前に PMSMラミネーションスタック ツーリングでは、1回のレビュー・ループで以下のことをチェックする：

1. 公称形状だけでなく、製造されたエッジの状態
   薄い歯、肋骨、ブリッジは、切削損傷を念頭に置いて検討される。.
2. 実際の積層係数を用いた実磁気セクション
   スタックの高さとアクティブスチールの高さは等しくない。.
3. 公差とバリ後のローターブリッジの安全性
   CADでは理想的なセクションではない。製作中の残りのセクション。.
4. スタンピング再現性に対するリップル制御機能
   スロットノッチ、スキュー層、補助溝は大量生産に耐えなければならない。.
5. プロトタイプ・リリース前にロックされた結合メソッド
   溶接、接着、インターロッキングは、最後の最後で交換できるものではない。.
6. スタックレベルでバリや断熱材のリスクをチェック
   なぜなら、層間短路は1枚のルースシートではなく、組み立てられたスタックに形成されるからだ。.
7. パンチセットアップとアニールプランの見直し
   クリアランスと熱処理は一緒に評価する必要がある。.

新しい仕事 ステータまたはロータのラミネーションスタック?
図面、目標速度、スタック長、年間生産量をお知らせください。お見積もりの前に、製造可能性、バリの影響を受けやすい部分、接合オプションなどを検討いたします。.

よくある質問PMSMラミネーション、ステータスタック、ロータ設計制約