Sélection de tôles d'acier au silicium pour moteurs à haut rendement

Tôle d'acier au silicium GNEE

Répartition des pertes moteur

À l'heure actuelle, les moteurs à haut rendement sont devenus la norme dans le développement et l'application de moteurs de petite et moyenne taille. En particulier, les pays industrialisés comme l’Europe et les États-Unis attachent une grande importance aux économies d’énergie et à la protection de l’environnement. Développement et applications de moteurs électriques. Afin d'élargir la part de marché internationale des moteurs électriques, il est devenu une priorité absolue pour les fabricants chinois de moteurs électriques d'adopter de nouvelles technologies, de nouveaux processus et de nouveaux matériaux pour améliorer autant que possible l'efficacité des moteurs électriques.

Étant donné que la répartition des pertes d'un moteur varie en fonction de la puissance et du nombre de pôles, des mesures doivent être prises pour les pertes associées à différentes puissances et nombres de pôles. Parmi eux, la sélection de matériaux magnétiquement perméables est particulièrement importante, ce qui a un impact plus important sur la perte de cuivre, la perte de fer et d'autres propriétés du stator, et le coût du matériau du noyau de fer constitue la majeure partie du coût du moteur. Par conséquent, la sélection de tôles d'acier au silicium adaptées aux moteurs à haut rendement est la clé de la conception et de la fabrication de moteurs à haut rendement et doit être sélectionnée avec soin.

Grâce à une analyse comparative des propriétés électromagnétiques des tôles d'acier au silicium pour moteurs, la sélection et l'application detôles d'acier au siliciumpour les moteurs à haut rendement ont été étudiés et discutés. Grâce à des expériences et à l'analyse de données, les principes de sélection des tôles d'acier au silicium pour les moteurs à haut rendement ont été proposés. Les matériaux de base sont fournis pour la sélection du moteur à titre de référence.

Introduction aux tôles d'acier au silicium

Les tôles d'acier au silicium sont également appeléestôles d'acier électriques. L'ajout d'une petite quantité de silicium au fer peut augmenter la résistivité du matériau, améliorer considérablement le vieillissement magnétique, augmenter la fragilité du matériau et réduire l'intensité de l'induction magnétique. La limite du silicium est donc de 4,5 %. Les tôles d'acier au silicium sont principalement utilisées pour les dispositifs électromagnétiques CA à fréquence industrielle, tels que les transformateurs, les moteurs, les commutateurs de transformateur et les noyaux de relais. Dans notre pays, les tôles d'acier au silicium sont traditionnellement divisées en tôles d'acier au silicium laminées à chaud etacier au silicium laminé à froidtôles, mais dans le monde d'aujourd'hui, les tôles d'acier au silicium sont principalement divisées enacier au silicium non orientédes draps etacier au silicium à grains orientésfeuilles basées sur l’orientation du grain.

La tôle d'acier au silicium laminée à chaud est une tôle d'acier au silicium magnétique non orientée, qui est un alliage de ferrosilicium. Par rapport aux tôles laminées à froid, elles présentent les caractéristiques d'une bonne stabilité du matériau, d'une contrainte de poinçonnage bien inférieure à celle des tôles laminées à froid, d'une faible densité et d'une grande différence entre les mêmes tôles. La tôle laminée à froid est un alliage à faible teneur en silicium et en carbone présentant les caractéristiques d'une faible perte de fer, d'une induction magnétique élevée, d'une surface lisse, d'une épaisseur uniforme et d'une petite différence entre les mêmes tôles. L'utilisation de tôles d'acier au silicium dans les noyaux des moteurs au lieu de tôles d'acier au carbone et de fer pur constitue un énorme progrès dans l'histoire. Les tôles d'acier au silicium à faibles pertes améliorent les performances du moteur et réduisent la taille du moteur.

De nos jours, des tôles d'acier sans silicium sont utilisées dans les petits noyaux de moteurs au lieu de tôles d'acier au silicium, car les tôles d'acier sans silicium fondues par la technologie moderne sont différentes des tôles d'acier à faible teneur en carbone d'origine. Il a non seulement une intensité d'induction magnétique élevée, mais présente également une perte de fer similaire à celle des tôles d'acier au silicium. Qu'il s'agisse de tôle d'acier au silicium laminée à froid ou de tôle d'acier sans silicium, son induction et sa perte magnétiques sont très sensibles aux contraintes mécaniques. Par conséquent, la manière de restaurer la perméabilité magnétique d'origine et la perte de fer après le poinçonnage est une question à prendre en compte lors de la sélection des tôles d'acier au silicium.

Sélection de tôles d'acier au silicium pour moteurs à haut rendement

La sélection de tôles d'acier au silicium pour moteurs à haut rendement doit non seulement rechercher une qualité élevée et une faible perte de fer, mais doit également être prise en compte de manière globale. Bien que plus la qualité soit élevée, plus la perte de fer est faible, mais la perméabilité magnétique sera relativement faible, ce qui est particulièrement important pour les petits moteurs. .Dans un moteur de 5 kW, puisque le courant réactif représente une grande partie du courant statorique, le courant à vide (principalement le courant magnétisant) représente une proportion considérable du courant à pleine charge, atteignant environ 70 %. À mesure que la puissance augmente, la proportion de courant à vide par rapport au courant à pleine charge diminue progressivement.

Par conséquent, pour les moteurs de plus petite puissance, la perte de cuivre du stator représente une grande proportion de la perte totale. Premièrement, des tôles d'acier électriques présentant une bonne perméabilité magnétique doivent être utilisées comme noyau de stator. Cela peut réduire considérablement le courant d'excitation et améliorer considérablement la perte de fer et le stator. noyau de fer. Consommation de cuivre.

Pour les moteurs de forte puissance, étant donné que la proportion de courant à vide par rapport au courant à pleine charge est très faible, la perte fer représente déjà une proportion considérable de la perte totale. L'utilisation de tôles d'acier au silicium à haute perméabilité magnétique n'est pas évidente pour améliorer l'efficacité, donc réduire la perte unitaire du matériau de base contribuera à réduire les pertes de fer.

En raison de la conception et de la fabrication du moteur, la perte de fer lors du test du moteur dépasse largement la valeur calculée sur la base de la valeur unitaire de perte de fer fournie par l'aciérie. Cependant, une fois le matériau poinçonné, cisaillé et laminé, il sera soumis à des contraintes plus importantes, ce qui aggravera la perméabilité magnétique de la plaque perforée et augmentera la perte de fer. De plus, du fait de l'existence d'un crantage, le champ magnétique harmonique des dents de l'entrefer se trouve sur la surface du noyau. La perte haute fréquence causée par le vide entraînera une augmentation significative de la perte de fer après la production du moteur. Par conséquent, en plus de sélectionner des matériaux magnétiques présentant une perte de fer unitaire plus faible, il est également nécessaire de contrôler la pression de stratification et de prendre les mesures de processus nécessaires pour réduire la perte de fer.

Cette qualité de tôle d'acier au silicium a une teneur élevée en carbone de silicium, une faible densité, un poids léger, une bonne stabilité du matériau, pratiquement aucune date de péremption et la contrainte de poinçonnage est bien inférieure à celle de la tôle laminée à froid. Comme le montre le tableau 1, son magnétisme à faible champ n'est pas très bon, mais il est suffisant pour les moteurs à haut rendement, car la densité de flux statorique des moteurs à haut rendement est comprise entre 1,0T et 1,5. T, et la densité de flux du rotor est comprise entre 1.{{10}}T et 1.0T. à 1,0 T. Entre 1,6T.

Si des tôles laminées à froid sont utilisées, afin de faire jouer pleinement leurs avantages, les contraintes mécaniques après poinçonnage et cisaillement doivent être résolues. Il existe de nombreuses méthodes théoriques pour résoudre la contrainte de cisaillement par poinçonnage des tôles laminées à froid, et la méthode la plus efficace consiste à choisir un processus de recuit raisonnable. Cependant, en raison des limitations des équipements et des paramètres du procédé, ce procédé n'a pas encore été promu en Chine. Ce procédé n'est utilisé que pour les petits moteurs.

Sur la base de l'introduction théorique et des paramètres de test d'autres fabricants de moteurs, combinés avec des produits d'exportation d'appareils électroménagers, nous avons également mené une tentative de simulation de ce processus. En raison des limitations de l'équipement, nous avons simplement placé les tôles d'acier au silicium perforées dans le four de chauffage et les avons maintenues à 500 degrés pendant 2 heures. Les résultats montrent que la perméabilité magnétique de la tôle d'acier au silicium se rétablit mieux après le recuit et que la perte de fer est considérablement améliorée.

Facteurs qui déterminent l'efficacité des moteurs à haut rendement

Le degré de réalisation d'un rendement moteur élevé est étroitement lié à la sélection des matières premières, en particulier des matériaux magnétiques. Les moteurs à haut rendement se concentrent principalement sur la manière de réduire diverses pertes. Le degré d'écart entre les valeurs de conception et les valeurs d'essai des pertes de fer, des pertes de cuivre du stator, des pertes de cuivre du rotor et des pertes parasites dépend entièrement de la sélection des tôles d'acier au silicium et des noyaux de fer. Qualité de fabrication.