로터 스큐 각도가 적층 스택의 효율, 코깅 토크 및 NVH에 미치는 영향

로터 왜곡은 무료가 아닙니다. 그것은 강철로 자른 무역입니다.

In 로터 라미네이션 스택, 스큐 각도는 기본적으로 고조파 필터가 내장되어 있습니다. 작은 스큐는 슬롯 구동력 파를 무너뜨리고, 코깅을 부드럽게 하며, 하우징을 진정시킬 수 있습니다. 각도를 너무 멀리 밀면 같은 움직임이 유용한 전자기 출력을 소모하고 축 방향 힘을 이동시키며 스택을 반복적으로 구축하기가 더 어려워집니다. 이것이 실제 설계 문제입니다. “기울여야 하는가”가 아닙니다. “어떤 고조파를 죽이기 위해 비용을 지불하고 무엇을 기꺼이 포기할 것인가”가 더 중요합니다.”

기울기 각도는 한 번에 세 가지를 변경합니다.

첫 번째 변화는 명백합니다. 로터가 더 이상 전체 축 길이를 따라 동일한 톱니와 슬롯 간 정렬을 동일한 순간에 제공하지 않기 때문에 코깅 토크가 떨어집니다. 두 번째 변화는 덜 친숙합니다. 스큐가 증가함에 따라 유용한 기본값도 약화되므로 평균 토크와 백-EMF 마진이 떨어질 수 있습니다. 세 번째 변화는 많은 팀이 놀라는 부분입니다. NVH는 코깅을 일대일로 추적하지 않습니다. 무부하 파형이 더 깨끗해도 여전히 나쁜 부하력 고조파가 남거나 예산을 책정하지 않은 축 방향 힘이 발생할 수 있습니다.

그렇기 때문에 라미네이션 스택 설계에서 로터 스큐를 체크박스로 취급하지 않습니다. 전자기 청결도, 음향 거동, 스택 제조 가능성 사이의 균형을 맞추는 매개변수로 취급합니다. 일부 장비는 적당한 스큐를 잘 견뎌냅니다. 일부는 그렇지 않습니다. 어떤 것은 한 슬롯 조합에서 작은 효율 이점을 보이다가 각도가 계속 증가함에 따라 마이너스로 변하기도 합니다. 같은 모터 제품군. 슬롯 페어링이 다릅니다. 이 부분은 성가시지만 정상입니다.

효율성: 일반적으로 먼저 안정된 후 누출되기 시작합니다.

효율성에 대한 게으른 대답은 “스큐는 토크를 부드럽게 하여 손실을 줄입니다.”입니다. 충분하지 않습니다.

일반적으로 발생하는 것은 더 고르지 않습니다. 적당한 스큐는 기생 고조파 함량을 줄이고 리플 관련 손실을 완화할 수 있으므로 좁은 설계 창에서는 순 효율 변화가 작고 때로는 중립적이며 때로는 약간 양수일 수 있습니다. 그러나 스큐 각도가 계속 상승하면 고조파 정리보다 유용한 EMF 또는 토크 상수의 감소가 더 중요해지기 시작합니다. 발표된 머신 연구에서 일부 왜곡된 변형은 효율이 거의 평평하게 유지되었고, 일부는 특정 슬롯 조합에서 약간 개선되었으며, 많은 경우 각도가 증가함에 따라 이득이 없거나 점진적으로 감소하는 것으로 나타났습니다.

따라서 내부적으로 스큐를 효율성 기능으로 판매하지 않습니다. 효율성 감사에서 살아남아야 하는 고조파 관리 도구로 판매합니다. 비즈니스 사례가 에너지 우선이라면 스큐는 조용한 무부하 플롯이 아닌 실제 작동 지점에서 이를 증명해야 합니다. 부하, 포화도 및 슬롯 조합은 무부하 승자가 정격 부하 타협이 될 정도로 최적을 움직일 수 있습니다.

코깅 토크: 여전히 왜곡이 발생하는 곳입니다.

코깅은 로터 왜곡이 계속 발생하는 곳입니다.

축 오프셋은 전체 스택이 동일한 로터 위치에서 동일한 릴럭턴스 이벤트를 강화하는 것을 방지하기 때문에 그 이유는 설명이 필요 없을 정도로 간단합니다. 분석 및 테스트 작업에서 중간 정도의 스큐 또는 다단계 스큐는 정기적으로 지배적인 코깅 오더를 절반 이상, 경우에 따라서는 훨씬 더 많이 줄입니다. 개별 스큐 방법에서는 최대 70%의 토크 리플 감소가 보고되었으며, 스큐드 노치 또는 PM 스큐 연구에서는 목표 고조파 순서가 잘 일치할 때 매우 큰 코깅 감소가 나타났습니다.

한 가지 단점이 있습니다. 종이에서의 전체 취소는 스틸에서의 전체 취소보다 쉽습니다. 끝 누출, 세그먼트 가장자리 효과, 채도 및 축 방향 필드 왜곡이 계속 나타나 완벽한 결과물을 망칠 수 있습니다. 그렇기 때문에 “하나의 이상적인 스큐 각도”라는 이야기는 일반적으로 프로덕션 라미네이션 스택에 너무 깔끔합니다. 목표 고조파가 무너질 수 있습니다. 기계가 마술처럼 리플이 없는 경우는 거의 없습니다.

NVH: 낮은 코깅이 자동으로 더 조용한 모터를 의미하지는 않습니다.

이 부분은 너무 많은 모터에 대한 논의에서 놓치는 부분입니다.

스큐는 코깅 성분, 토크 리플 성분, 후방 전자기파 고조파, 방사형 힘 파 등 구조물에서 발생하는 소음을 유발하는 전자기 소스를 약화시키기 때문에 NVH를 개선할 수 있습니다. 그러나 부하가 걸린 NVH 결과는 어떤 힘의 순서가 남아 있는지, 하우징과 고정자 모드가 어떻게 정렬되는지, 스큐 패턴이 축 방향 힘 또는 방향 불균형을 유발하는지 여부에 따라 달라집니다. 그렇기 때문에 심각한 스큐 연구에서는 이제 토크 FFT뿐만 아니라 축 방향 힘, 방사 소음, 정방향/역방향 동작을 함께 살펴봅니다.

다시 말해, 코깅 트레이스가 낮다고 해서 결승선이 아닙니다. 무부하 파형을 더 깔끔하게 보이게 하는 왜곡 각도를 확인한 다음 평균 토크를 계산하고, 구조가 좋아하는 영역으로 힘의 내용을 이동하는 것을 보았습니다. 다른 문제, 같은 고객 불만. 트랙션 스타일 기계의 경우, 세그먼트 스큐와 비대칭 2단계 스큐가 큰 진동 감소를 보였지만, 이는 전자기 응답과 구조적 응답 모두에 대해 각도와 스택 패턴을 조정한 후에야 나타났습니다.

실제 라미네이션 스택 작업에서 스큐 결정의 모습

아래 표는 생산 스택 논의에서 로터 스큐를 구성하는 방식입니다. 이론 차트가 아닙니다. 의사 결정 차트입니다.

이러한 패턴은 현재의 FEA 및 실험 연구와 일치합니다. 중간 정도의 스큐는 전반적인 거래가 가장 좋은 경향이 있는 반면, 공격적인 스큐는 추가 리플이 적고 토크, 축력 또는 빌드 복잡성에서 충전이 시작됩니다. 또한 세그먼트를 추가하는 것이 영원히 지속되는 것은 아니며, 일부 연구에서는 스큐 패턴에 따라 어느 지점까지 개선된 후 정체되거나 심지어 약간의 반전이 나타나는 것으로 나타났습니다.

라미네이션 스택 공급업체가 모터 마케터보다 더 많은 관심을 가져야 하는 이유

도면의 기울기 각도는 테스트 스탠드에 도달하는 기울기 각도가 아니기 때문입니다.

스텝 스큐 로터 적층 스택은 스택 등록, 세그먼트 인덱싱, 용접 또는 본드 왜곡, 버 제어 및 축 위치 일관성에 따라 생사를 가릅니다. 서류상으로는 스큐 패턴이 목표 고조파를 잘 상쇄할 수 있습니다. 하지만 작업 현장에서는 작은 세그먼트 불일치로 인해 이러한 이점이 빠르게 무뎌질 수 있습니다. 스택이 더 세분화될수록 이 문제는 더욱 중요해집니다. 따라서 왜곡된 라미네이션 스택을 견적할 때는 각도만 따지지 않습니다. 그 각도가 조립 후에도 얼마나 견고하게 유지되는지도 고려합니다.

이것이 바로 연속 스큐가 시뮬레이션에서 우아하게 보일지라도 항상 상업적인 해답이 될 수 없는 이유이기도 합니다. 단계 스큐 라미네이션 스택은 툴링, 적층 및 검사에 더 적합하기 때문에 실용적인 근사치입니다. 또한 고조파 집합을 충분히 잘 이해한다면 2단계 또는 다단계 스큐는 로터를 제조 인수로 전환하지 않고도 의도한 전자기 결과에 매우 근접할 수 있습니다.

강철을 절단하기 전에 각도를 선택하는 방법

반올림된 도수 값이 아니라 나쁜 고조파부터 시작합니다.

유용한 정신적 지름길은 다음과 같습니다. 스큐는 실제로 싫어하는 힘의 질서를 깨뜨릴 만큼 충분히 커야 하며, 동시에 유지해야 하는 유용한 파동을 보존할 수 있을 만큼 충분히 작아야 합니다. 유도 기계에 대한 스큐 팩터 분석 작업은 적당한 스큐가 종종 검토에서 살아남는 이유를 보여줍니다. 1~2 톱니 클래스 스큐 거리 주변에서는 기본값이 매우 높게 유지되는 반면 특정 상위 슬롯 고조파는 급격히 붕괴될 수 있습니다. 이것이 바로 여러분이 원하는 거래입니다. 그 자체로 극적인 각도는 아닙니다.

그 후 다섯 가지를 확인합니다. 정격 부하 토크 리플. 무부하 코깅. 반경 방향 힘 스펙트럼. 축 방향 힘. 스택 빌드 허용 오차. 이건 우아하지 않습니다. 작동합니다. 또한 무부하 트레이스에서 스큐를 최적화한 다음 정격 전류에서 실제 작동 최적값이 다른 곳으로 이동한 것을 발견하는 전형적인 실수를 방지할 수 있습니다.

실용적인 결론

로터 스큐 각도는 라미네이션 스택의 스타일링 파라미터로 선택해서는 안 됩니다. 제어된 절충안으로 선택해야 합니다.

기계가 코깅 및 톤 NVH에 문제가 있는 경우, 스큐는 지오메트리 측면에서 가장 깔끔하게 수정할 수 있는 방법 중 하나입니다. 기계가 이미 백-EMF 마진, 토크 밀도 또는 축 방향 힘 허용치가 타이트한 경우, 스큐는 더 많은 규율이 필요합니다. 그리고 모든 슬롯/폴 조합, 모든 로드 포인트, 모든 적층 스택 아키텍처에 대해 하나의 고정된 스큐 규칙을 주장한다면 어려운 부분을 건너뛰는 것입니다.

대부분의 B2B 라미네이션 스택 프로그램에서 정답은 최대 스큐 각도가 아닙니다. 값비싼 고조파를 없애는 것은 가장 작은 스큐입니다. 보통은 이 정도면 충분합니다. 보통은요.

자주 묻는 질문