Bài viết này cung cấp một phân tích sâu sắc về hệ số lấp đầy vị trí thực tế trong các sản phẩm động cơ. Điều quan trọng cần lưu ý là tồn tại một giảm hệ số lấp đầy khe do những hạn chế trong sản xuất, chủ yếu thấy ở các động cơ sử dụng máy quấn dây kiểu kim, vì những thứ này cần thêm không gian cho thao tác kim.
Hệ số lấp đầy khe cao hơn đương nhiên được theo đuổi trong thiết kế vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của động cơ. Tuy nhiên, động cơ điện cũng yêu cầu xử lý cách nhiệt để đảm bảo hiệu suất và an toàn, chiếm thêm không gian khe cắm. Độ dày của vật liệu cách nhiệt có thể dao động từ 0,18 mm đến 1,2 mm, tùy thuộc vào loại, với lớp cách nhiệt dày hơn sẽ làm giảm không gian cuộn dây có sẵn.
Trong thực tế cuộn dây, lớp vecni cách điện trên dây tráng men cũng phải được xem xét vì nó ảnh hưởng đến đường kính ngoài cuối cùng của cuộn dây. Ví dụ:
MỘT 1mm dây đồng trần có thể trở nên dày 1,1 mm sau khi cách nhiệt, dẫn đến đường kính tăng ~10%.
Vì vậy, kế hoạch quanh co nên dựa trên đường kính ngoài đã hoàn thành của dây tráng men, không chỉ đường kính hiệu dụng của dây dẫn.
Trong các ứng dụng khe thực tế, phải duy trì một khoảng hở nhất định giữa các cuộn dây, được gọi là "lối đi."
Nếu không có không gian này, các cuộn dây sau có thể gây nhiễu các cuộn dây trước đó, có khả năng gây hư hỏng cuộn dây hoặc thậm chí đoản mạch.
Lý tưởng nhất là chiều rộng lối đi phải bằng 1,6 lần đường kính dây thành phẩm, với tối thiểu ít nhất một đường kính dây đầy đủ.
các hệ số lấp đầy khe thực phải tính đến độ dày cách nhiệt và không gian lối đi. Ví dụ:
Lớp cách nhiệt chiếm 28,5% không gian khe.
Khoảng sáng gầm xe chiếm thêm 7,6%, tổng mức giảm là 36,1%.
Ngoài ra, lớp cách điện trên dây tráng men còn làm giảm diện tích dây dẫn hiệu quả.
Dây tráng men: Đường kính hoàn thiện = 1 mm, đường kính ruột dẫn = 0,95 mm.
Nếu 50 vòng vừa với một rãnh thì tổn thất diện tích hiệu dụng của dây dẫn do cách điện là 9,7%.
Do đó, hệ số lấp đầy khe thực sự (so với không gian hiệu dụng của dây dẫn) chỉ là 42,68%.
Trên thực tế, hệ số lấp đầy khe thực tế thường nằm trong khoảng từ 30% đến 50%, thường thấp hơn mong đợi của thiết kế.
Để tăng hệ số lấp đầy khe một cách hiệu quả, phải đáp ứng các điều kiện sau:
1. Lớp cách nhiệt mỏng hơn trên các tấm thép silicon (tối thiểu có thể).
2. Lớp men cách nhiệt mỏng hơn trên dây quấn.
3. Đường kính dây mịn hơn (giảm không gian lối đi cần thiết).
4. Ít vòng quay hơn (tăng tỷ lệ dây dẫn hiệu quả).
Tuy nhiên:
Điểm 1 & 2 bị ràng buộc bởi các quy định an toàn và không thể tự ý sửa đổi.
Điểm 4 phụ thuộc vào yêu cầu vận hành—thông thường, sau khi xác định số vòng dây, đường kính dây được tối đa hóa để nâng cao hiệu quả.
Do đó, cách tối ưu hóa khả thi nhất là Điểm 3: giảm hoặc loại bỏ khoảng trống lối đi. Điều này dẫn tới khái niệm “Động cơ xương rồng," sử dụng phương pháp lắp ráp cải tiến để đạt được hệ số lấp đầy khe cao nhất có thể.
Trong thiết kế động cơ tổng thể, Xử lý cách nhiệt là một bước quan trọng. Chỉ sau khi hoàn thành kế hoạch cách nhiệt toàn diện thì sản phẩm động cơ thực sự được tối ưu hóa mới có thể đạt được.
