Các tấm thép điện, là thành phần cốt lõi của động cơ, được sử dụng rộng rãi trong động cơ điện, máy phát điện và máy biến áp. Thiết kế hình học và lựa chọn thông số của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, hiệu quả và chi phí của động cơ. Hình học cán màng được tối ưu hóa tốt không chỉ làm giảm tổn thất lõi mà còn tăng cường mật độ từ thông và hiệu quả hoạt động. Ngoài ra, các thông số khác nhau phải được xem xét cẩn thận trong quá trình thiết kế để đảm bảo độ tin cậy và ổn định của động cơ.
Cán thép điện là những tấm mỏng làm bằng hợp kim sắt-silic, có đặc tính thấm từ cao và tổn thất thấp. Chức năng chính của chúng là tạo thành một mạch từ khép kín, cải thiện mật độ từ thông đồng thời giảm thiểu tổn thất năng lượng. Trong các ứng dụng thực tế, việc cân nhắc thiết kế hình học bao gồm độ dày, chiều dài, chiều rộng và phương pháp cắt.
1. Lựa chọn độ dày
Độ dày là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất cán màng. Các lớp mỏng hơn làm giảm tổn thất dòng điện xoáy ở tần số thấp nhưng có thể làm giảm độ bền cơ học. Thông thường, độ dày nằm trong khoảng từ 0,35 mm đến 0,5 mm, với sự lựa chọn tối ưu tùy thuộc vào tần số hoạt động và ứng dụng của động cơ.
2. Chiều dài và chiều rộng
Kích thước của các lớp mỏng phải phù hợp với thiết kế cấu trúc của động cơ. Kích thước tiêu chuẩn hóa được khuyến nghị để giảm chi phí sản xuất. Ngoài ra, phương pháp xếp chồng và khóa liên động phải đảm bảo tính liên tục và hiệu quả của mạch từ.
3. Phương pháp cắt
Quá trình cắt tác động đến chất lượng cạnh và tính chất từ tính. Các phương pháp phổ biến bao gồm:
đấm: Thích hợp cho sản xuất hàng loạt.
Cắt Laser: Ưu tiên cho các ứng dụng có độ chính xác cao.
Độ mịn của cạnh ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của động cơ, vì vậy chất lượng quá trình cắt phải được kiểm soát chặt chẽ.
1. Độ thấm từ
Độ thấm xác định mật độ từ thông bão hòa và khả năng chịu tải. Thép có độ thấm cao giúp giảm tổn thất năng lượng nhưng đòi hỏi sự cân bằng giữa hiệu suất từ tính và chi phí.
2. Tổn hao lõi (tổn hao sắt)
Tổn hao lõi bao gồm tổn hao trễ và tổn hao dòng điện xoáy. Thành phần vật liệu và kỹ thuật xử lý (ví dụ: thép định hướng hạt) có thể tối ưu hóa tổn thất, ngay cả khi vận hành tần số cao.
3. Đặc tính tăng nhiệt
Nhiệt độ tăng quá mức có thể làm suy giảm tính chất từ và khả năng cách nhiệt. Thiết kế phải tính đến khả năng tản nhiệt và điều kiện môi trường xung quanh để đảm bảo hoạt động ổn định.
4. Lớp phủ cách nhiệt
Lớp phủ cách điện (ví dụ, oxit hoặc sơn bóng) làm giảm dòng điện xoáy. Vật liệu và độ dày lớp phủ phải được lựa chọn dựa trên yêu cầu cách điện và khả năng chịu nhiệt.
Thiết kế cán màng thay đổi tùy theo ứng dụng:
Động cơ tần số cao: Ưu tiên các lớp mỏng hơn để giảm thiểu dòng điện xoáy.
Máy phát điện lớn: Ưu tiên độ bền cơ học và khả năng chống mài mòn.
Nhà thiết kế phải điều chỉnh các thông số (ví dụ: loại vật liệu, lớp phủ) theo nhu cầu vận hành cụ thể.
Thiết kế hình học và tối ưu hóa thông số của các tấm thép điện có vai trò then chốt đối với hiệu suất và độ tin cậy của động cơ. Các yếu tố chính—độ dày, kích thước, phương pháp cắt, tính thấm, tổn thất cốt lõi, quản lý nhiệtvà cách nhiệt- Phải được đánh giá một cách tổng thể Thông qua thiết kế hợp lý, hiệu suất của động cơ và máy phát điện có thể được nâng cao, giảm chi phí sản xuất và đạt được độ ổn định lâu dài trong các ứng dụng kỹ thuật điện.
