스틸 라미네이트와 연자성 분말: 전기 모터 코어 소재에 가장 적합한 것은 무엇일까요?

특히 코어를 만드는 재료가 중요합니다. 전기 모터 코어에 이상적인 소재를 선택하는 것은 정말 중요한 일입니다. 모터의 작동 성능과 전력 사용량, 심지어 제작 비용까지 달라질 수 있기 때문입니다. 오랜 기간 동안 강철 라미네이트가 실제로 왕좌를 차지해 왔습니다. 그리고 이제 또 다른 강자가 등장했습니다. 바로 연자성 분말, 일반적으로 연자성 복합재(SMC)라고 불리는 연자성 분말입니다. 모터 설계를 위한 라미네이션과 파우더를 비교해 보겠습니다. 어떤 것이 훨씬 더 나은 효율성이나 기타 다양한 이점을 제공할 수 있는지 알아보겠습니다. 기존 소재와 새로운 소재를 비교해 보겠습니다.

전기 모터 핵심 소재란 정확히 어떤 것일까요?

우리가 논의할 때 전기 모터내부에는 코어라는 핵심 부품이 있습니다. 이 코어는 전자기장을 유도하는 역할을 하기 때문에 매우 중요합니다. 이 전자기장이 모터를 회전시키고 작동하게 하는 원동력입니다. 이 코어에 어떤 소재를 선택하느냐에 따라 모터의 효율이 크게 달라집니다. 수년 동안 주요 옵션은 실제로 강철, 특히 얇은 전기 강철 시트를 서로 쌓아 올린 것이었습니다. 이를 라미네이션 스택이라고 합니다.

현재 다양한 다른 옵션이 있습니다. 한 가지 흥미로운 대안은 특수 분말을 사용하는 것입니다. 이것은 단순한 금속 분말이 아니라 연자성 분말입니다. 이 분말은 연자성 복합 제품 또는 줄여서 SMC라고 하는 그룹에 속합니다. 이 전기 모터의 코어 소재를 어떻게 선택하느냐에 따라 모터의 크기부터 효율까지 모든 것이 달라질 수 있습니다. 이는 설계 과정에서 매우 중요한 결정입니다.

모터 코어 소재가 모터 효율에 중요한 이유는 무엇일까요?

"이 요소에 대해 왜 그렇게 호들갑을 떨까요?"라고 질문하실 수도 있습니다. 코어 소재는 전기 모터가 낭비하는 전력량에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다. 모터가 작동하면 코어에서 일부 에너지가 열로 손실됩니다. 우리는 이를 "코어 손실"이라고 부릅니다. 좋은 코어 소재는 이러한 손실을 확실히 줄여줍니다. 즉, 모터에 들어가는 전력 중 더 많은 전력이 실제 작업에 사용된다는 뜻입니다. 따라서 모터의 신뢰성이 더욱 높아집니다.

효율성이 높다는 것은 큰 장점입니다. 전기 자동차의 경우 한 번 충전으로 훨씬 더 많은 거리를 주행할 수 있습니다. 공장 기계의 경우 전력 비용 절감을 의미합니다. 최고의 소재는 더 차갑게 작동하고 훨씬 오래 지속되며 훨씬 더 나은 성능을 제공하는 모터로 이어질 수 있습니다. 따라서 최고의 코어 소재를 선택하는 것은 모든 종류의 전기 모터 설계를 극대화하기 위한 필수 단계입니다. 각 소재의 특성을 확인하여 어떤 도움이 되는지 알아보세요.

스틸 라미네이션: 이 전통적인 소재가 여전히 좋은 선택일까요?

수년 동안, 스틸 라미네이션 는 전기 모터 코어의 요구사항이었습니다. 작동 방식은 매우 훌륭합니다. 우리는 매우 얇은 특수 전기 강철 시트를 사용합니다. 각 시트는 얇은 절연 층으로 코팅되어 있습니다. 그런 다음 모터 코어에 필요한 모양을 스탬프로 찍어 쌓아 올립니다. 이 스택을 라미네이션 스택 또는 라미네이트 코어라고 합니다.

얇은 라미네이션을 사용하는 주된 이유는 와전류 손실이라는 현상을 방지하기 위해서입니다. 와전류는 코어 소재가 변형 자기장에 있을 때 소용돌이치는 작은 전류로, 코어 소재에 나타날 수 있습니다. 이러한 전류는 열을 발생시키고 전력을 낭비합니다. 강판을 얇게 만들고 서로 보호함으로써 이러한 손실을 줄입니다. 라미네이션 강판은 특히 50 또는 60Hz와 같은 낮은 주파수에서 작동하는 애플리케이션에 우수한 자기 성능과 낮은 자속 누설을 사용합니다. 이는 우리가 효과적으로 이해하고 있는 검증된 소재입니다.

연자성 화합물(SMC) 파우더: 이 초보자를 위한 모든 것이 무엇인가요?

이번에는 연자성 복합체, 즉 SMC에 대해 이야기해 보겠습니다. 모터 코어를 만드는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 철판을 쌓아 올리는 대신 독특한 금속 분말을 사용합니다. 이 분말을 조금씩 전기 절연체로 덮습니다. 그런 다음 분말 야금이라는 공정을 통해 이 분말을 모터 요소에 필요한 정확한 모양으로 밀어 넣습니다. 이는 큰 장점이 될 수 있습니다.

SMC는 자기적으로 등방성이라는 특별한 특성을 제공합니다. 이는 3차원 모두에서 자속을 균일하게 가져올 수 있음을 의미합니다. 일반적인 라미네이션은 주로 라미네이션 평면을 따라 2차원으로 흐르는 자기장에 환상적입니다. 그러나 자기장이 모든 방향으로 흐를 필요가 있는 복잡한 모터 레이아웃의 경우 SMC 소재가 훨씬 더 적합할 수 있습니다. 이 기능은 전기 모터 레이아웃에 새로운 가능성을 열어주며 모터의 총 중량을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

라미네이션과 파우더를 사용하면 디자인 프로세스가 어떻게 달라지나요?

전기 모터의 설계 프로세스는 라미네이션 스틸을 선택하느냐 SMC 파우더를 선택하느냐에 따라 확실히 달라집니다. 라미네이션을 사용하면 2D 형상을 쌓아 올린다는 현실 때문에 레이아웃이 다소 제한됩니다. 강판에서 낭비를 최소화하면서 이러한 모양을 스탬핑하는 방법과 라미네이션 스택을 확실히 조립하는 방법에 대해 정확히 생각해야 합니다. 내부 설계는 자속의 방향을 고려해야 합니다.

SMC 소재를 사용하면 복잡한 3D 형상을 훨씬 더 자유롭게 개발할 수 있습니다. 이는 기본적으로 파우더를 최종 형태로 바로 성형하기 때문입니다. 따라서 모터를 더욱 컴팩트하게 설계할 수 있으며, 여러 부품을 하나의 SMC 부품에 통합할 수 있는 경우가 많습니다. 이렇게 하면 조립을 간소화하고 시스템의 부품 수를 줄일 수 있습니다. 하지만 설계 시 선택한 SMC 소재의 세부적인 기계적 및 자기적 성능 특성을 추가로 고려해야 합니다. 자성이 모터에서 확실히 어떻게 작동할지 고려하는 것은 또 다른 방법입니다.

SMC가 전기 모터 시스템의 손실을 줄이는 데 실제로 도움이 될 수 있을까요?

제가 자주 받는 질문 중 하나는 손실 감소와 관련된 것입니다. SMC가 정말 전기 모터의 효율을 높이는 데 도움이 될 수 있을까요? 대답은 애플리케이션과 작동 주파수에 따라 다릅니다. 많은 가전제품에서 볼 수 있는 60Hz와 같은 저주파수에서는 일반적으로 고급 적층강이 SMC보다 코어 손실이 더 낮습니다. 이는 수많은 기존 모터 종류에서 중요한 요소입니다.

그러나 전기 모터가 특히 전기 자동차 트랙션 모터나 고속 스핀들과 같이 더 높은 속도와 더 높은 주파수에서 작동하도록 요구됨에 따라 SMC의 장점이 드러나기 시작했습니다. SMC 소재의 작고 보호된 분말 입자는 이러한 고주파수에서 와전류 손실을 줄이는 데 탁월합니다. 따라서 특정 고주파 애플리케이션의 경우 SMC 설계가 기존 적층 설계보다 일반적인 효율과 성능이 더 우수할 수 있습니다. 연구는 SMC 기능을 계속 발전시키고 있습니다.

분말 야금학은 더 나은 모터 소자를 위한 과정일까요?

분말 야금(PM)은 금속 분말로 부품을 개발하는 데 사용되는 제조 공정으로, SMC 부품으로 구성됩니다. 저는 PM이 훨씬 더 나은 모터 부품을 만들 수 있는 흥미로운 기회를 제공한다고 생각합니다. 한 가지 큰 장점은 폐기물 감소입니다. 강판에서 라미네이션을 스탬핑하면 남은 재료가 많이 남는 경우가 많습니다. 분말 야금에서는 분말을 원하는 모양으로 바로 밀어 넣기 때문에 거의 모든 재료를 사용할 수 있습니다. 따라서 비용을 절감할 수 있습니다.

또한 분말 야금 기술을 사용하면 스탬핑과 적층으로는 만들기가 어렵거나 불가능한 매우 복잡한 형상을 제작할 수 있습니다. 이를 통해 보다 최적화된 모터 설계가 가능하며, 자기 회로가 뚜렷한 더 작고 가벼운 모터를 만들 수 있습니다. 기계적 강도와 자기 투과성에는 한계가 있지만(또는 낮은 밀도/높은 다공성) 일부 SMC 제품의 경우 고체강에 비해 상대적으로 가격이 저렴하지만, PM 기술의 발전과 SMC 소재의 성장으로 인해 특히 전기 모터 부품을 위한 자동차 분야에서 다양한 응용 분야가 그 자리를 대체하고 있습니다.

자기 성능 비교: 라미네이션 스틸 대 SMC - 누가 이길까요?

라미네이션 스틸과 SMC의 순수 자기 성능을 비교할 때 "어느 쪽이 항상 훨씬 낫다"고 단정하기는 쉽지 않습니다. 라미네이션 스틸은 일반적으로 더 높은 자기 투과성을 제공합니다. 이는 수많은 SMC 제품보다 자속을 더 쉽게 전달할 수 있음을 의미합니다. 또한 일반적으로 포화 유도가 더 커서 자기장이 "포화"되기 전에 더 강력한 자기장을 처리할 수 있습니다. 이는 높은 토크가 필요한 여러 모터 레이아웃에 큰 장점입니다.

그러나 SMC는 3D 자속 전달 능력과 고주파에서의 성능에서 빛을 발합니다. 투자율은 낮을 수 있지만 복잡한 자속 경로를 설계할 수 있고 고주파에서 와전류 손실이 적기 때문에 특정 전기 모터 애플리케이션에 더 적합한 옵션이 될 수 있습니다. 상대적인 성능은 모터의 작동 문제와 설계 목표에 따라 크게 달라집니다. 각 특정 재료와 애플리케이션에 대한 데이터를 고려해야 합니다.

모터 라미네이션 스택을 최적화하려면 어떻게 해야 할까요?

SMC의 부상에도 불구하고 전통적인 모터 적층 기술은 멈추지 않고 있습니다. 더 나은 전기 모터 성능을 위해 적층 스택을 최적화할 수 있는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 한 가지 필수적인 영역은 적층 강재 자체의 선택입니다. 다양한 등급의 전기 강철각각 다른 특성과 비용을 가진 등급이 있습니다. 특정 애플리케이션에 적합한 등급을 선택하면 코어 손실을 크게 줄일 수 있습니다.

또 다른 요인은 라미네이션의 두께입니다. 라미네이션이 얇을수록 일반적으로 와전류 손실이 줄어들지만, 더 많은 라미네이션이 필요하기 때문에 스탬핑 및 조립 비용이 증가합니다. 자속을 효과적으로 유도하고 원치 않는 에어 갭이나 자속 누출을 최소화하려면 라미네이션 모양 자체의 설계도 중요합니다. 또한 적층 요소(적층이 얼마나 촘촘하게 적재되는지)와 각 적층 사이의 절연 품질에 대해서도 고려해야 합니다. 이러한 모든 세부 사항은 적층 기반 모터 설계에서 가장 효과적인 성능을 달성하는 데 도움이 됩니다.

비용 및 제조: 각 재료 공정의 장점은 무엇인가요?

마지막으로 비용과 제조에 대해 알아보겠습니다. 간단한 모터 형상을 대량으로 제조하는 경우 스탬핑 라미네이션은 약간의 재료 낭비가 있긴 하지만 매우 비용 효율적인 공정이 될 수 있습니다. 강철 소재 자체는 상대적으로 저렴하고 스탬핑 프로세스 는 빠릅니다. 물론 라미네이션 스택의 조립은 비용에 영향을 미칩니다. 이는 기존 설비가 많은 신뢰할 수 있는 제조 경로입니다.

분말 야금을 사용하는 SMC 부품은 다른 방식으로 비용을 절감할 수 있습니다. SMC 소재 자체는 적층강보다 킬로그램당 가격이 더 비쌀 수 있습니다. 그러나 PM 공정은 그물 모양 또는 그물 모양에 가까운 부품을 생성할 수 있으므로 재료 낭비가 거의 없고 마감 단계가 더 적게 필요합니다. 복잡한 설계의 경우 SMC는 부품 수를 줄이고 조립을 간소화하여 전체 시스템 비용을 낮출 수 있습니다. SMC 파우더를 압축하는 데 필요한 장비와 툴링 비용도 중요한 요소입니다. 최선의 선택은 일반적으로 특정 모터 설계, 생산량 및 대상 애플리케이션에 따라 결정됩니다. 이러한 종류의 소재에 대한 수요가 증가하고 있습니다.