เนื่องจากการกระจายการสูญเสียของมอเตอร์จะแตกต่างกันไปตามขนาดกำลังและจำนวนขั้ว เพื่อลดการสูญเสีย เราควรมุ่งเน้นไปที่การใช้มาตรการสำหรับส่วนประกอบการสูญเสียหลักของกำลังและหมายเลขขั้วที่แตกต่างกัน วิธีการลดการสูญเสียมีคำอธิบายโดยย่อดังนี้:

1. เพิ่มวัสดุที่มีประสิทธิภาพเพื่อลดการสูญเสียการม้วนและการสูญเสียธาตุเหล็ก

ตามหลักการความคล้ายคลึงกันของมอเตอร์ เมื่อโหลดแม่เหล็กไฟฟ้ายังคงไม่เปลี่ยนแปลงและไม่คำนึงถึงการสูญเสียทางกล การสูญเสียของมอเตอร์จะเป็นสัดส่วนโดยประมาณกับลูกบาศก์ของขนาดเชิงเส้นของมอเตอร์ และกำลังไฟฟ้าเข้าของมอเตอร์จะอยู่ที่ประมาณ สัดส่วนกับกำลังสี่ของขนาดเชิงเส้น จากนี้จึงสามารถประมาณความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพและการใช้วัสดุที่มีประสิทธิผลได้ เพื่อให้ได้พื้นที่มากขึ้นภายใต้เงื่อนไขขนาดการติดตั้งบางอย่าง เพื่อให้สามารถวางวัสดุที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของการเจาะสเตเตอร์กลายเป็นปัจจัยสำคัญ ภายในช่วงฐานเครื่องจักรเดียวกัน มอเตอร์ของอเมริกามีกำลังมากกว่ามอเตอร์ของยุโรป เพื่ออำนวยความสะดวกในการกระจายความร้อนและลดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น มอเตอร์ของอเมริกาโดยทั่วไปจะใช้การเจาะสเตเตอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่ใหญ่กว่า ในขณะที่มอเตอร์ของยุโรปโดยทั่วไปจะใช้การเจาะสเตเตอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่เล็กกว่า เนื่องจากความต้องการอนุพันธ์ของโครงสร้าง เช่น มอเตอร์ป้องกันการระเบิด และเพื่อลด ปริมาณทองแดงที่ใช้ที่ปลายม้วนและต้นทุนการผลิต

2. ใช้วัสดุแม่เหล็กที่ดีกว่าและมาตรการกระบวนการเพื่อลดการสูญเสียธาตุเหล็ก

คุณสมบัติทางแม่เหล็ก (ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กและการสูญเสียธาตุเหล็กต่อหน่วย) ของวัสดุแกนมีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพและประสิทธิภาพอื่นๆ ของมอเตอร์ ในขณะเดียวกันต้นทุนของวัสดุหลักคือส่วนหลักของต้นทุนของมอเตอร์ ดังนั้นการเลือกวัสดุแม่เหล็กที่เหมาะสมจึงเป็นกุญแจสำคัญในการออกแบบและผลิตมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง ในมอเตอร์ที่มีกำลังสูงกว่า การสูญเสียธาตุเหล็กถือเป็นสัดส่วนที่สำคัญของการสูญเสียทั้งหมด ดังนั้นการลดค่าการสูญเสียต่อหน่วยของวัสดุแกนจะช่วยลดการสูญเสียธาตุเหล็กของมอเตอร์ เนื่องจากการออกแบบและการผลิตมอเตอร์ การสูญเสียธาตุเหล็กของมอเตอร์จึงเกินกว่าค่าที่คำนวณตามค่าการสูญเสียธาตุเหล็กที่โรงถลุงเหล็กกำหนดไว้อย่างมาก ดังนั้นค่าการสูญเสียธาตุเหล็กต่อหน่วยโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้น 1.5~2 เท่าในระหว่างการออกแบบเพื่อคำนึงถึงการสูญเสียธาตุเหล็กที่เพิ่มขึ้น

สาเหตุหลักที่ทำให้การสูญเสียธาตุเหล็กเพิ่มขึ้นคือค่าการสูญเสียเหล็กต่อหน่วยของโรงถลุงเหล็กได้มาจากการทดสอบตัวอย่างวัสดุแถบตามวิธีวงกลมสี่เหลี่ยม Epstein อย่างไรก็ตาม วัสดุจะต้องเผชิญกับความเครียดอย่างมากหลังจากการเจาะ การตัด และการเคลือบ และการสูญเสียจะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ การมีอยู่ของช่องฟันทำให้เกิดช่องว่างอากาศ ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียที่ไม่มีโหลดบนพื้นผิวของแกนที่เกิดจากสนามแม่เหล็กฮาร์มอนิกของฟัน สิ่งเหล่านี้จะนำไปสู่การสูญเสียธาตุเหล็กของมอเตอร์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการผลิต ดังนั้น นอกเหนือจากการเลือกวัสดุแม่เหล็กที่มีการสูญเสียธาตุเหล็กต่อหน่วยต่ำแล้ว ยังจำเป็นต้องควบคุมความดันในการเคลือบและใช้มาตรการกระบวนการที่จำเป็นเพื่อลดการสูญเสียธาตุเหล็ก เมื่อพิจารณาถึงปัจจัยด้านราคาและกระบวนการแล้ว แผ่นเหล็กซิลิกอนคุณภาพสูงและแผ่นเหล็กซิลิกอนที่บางกว่า 0.5 มม. ไม่ได้ใช้มากนักในการผลิตมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง โดยทั่วไปจะใช้แผ่นเหล็กไฟฟ้าที่ปราศจากซิลิคอนคาร์บอนต่ำหรือแผ่นเหล็กซิลิกอนรีดเย็นที่มีซิลิคอนต่ำ ผู้ผลิตมอเตอร์ขนาดเล็กในยุโรปบางรายใช้แผ่นเหล็กไฟฟ้าที่ปราศจากซิลิคอน โดยมีค่าการสูญเสียเหล็กต่อหน่วยที่ 6.5 วัตต์/กก. ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โรงงานเหล็กได้เปิดตัวแผ่นเหล็กไฟฟ้า Polycor420 โดยมีการสูญเสียต่อหน่วยเฉลี่ย 4.0 วัตต์/กก. ซึ่งต่ำกว่าแผ่นเหล็กซิลิคอนต่ำบางแผ่นด้วยซ้ำ วัสดุนี้ยังมีความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กที่สูงขึ้นอีกด้วย

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ญี่ปุ่นได้พัฒนาแผ่นเหล็กรีดเย็นชนิดซิลิคอนต่ำที่มีเกรด 50RMA350 ซึ่งมีอลูมิเนียมและโลหะหายากจำนวนเล็กน้อยเพิ่มเข้าไปในองค์ประกอบ ดังนั้นจึงรักษาความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงในขณะที่ลดการสูญเสีย และ ค่าการสูญเสียธาตุเหล็กต่อหน่วย 3.12 วัตต์/กก. สิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเป็นวัสดุพื้นฐานที่ดีสำหรับการผลิตและการส่งเสริมมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง

3. ลดขนาดของพัดลมเพื่อลดการสูญเสียการระบายอากาศ

สำหรับมอเตอร์แบบ 2 ขั้วและ 4 ขั้วที่มีกำลังมากขึ้น ความเสียดทานของลมถือเป็นสัดส่วนที่ค่อนข้างมาก ตัวอย่างเช่น แรงเสียดทานของลมของมอเตอร์ 2 ขั้วขนาด 90kW สามารถเข้าถึงประมาณ 30% ของการสูญเสียทั้งหมด แรงเสียดทานจากลมส่วนใหญ่ประกอบด้วยพลังงานที่ใช้โดยพัดลม เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วการสูญเสียความร้อนของมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงจะต่ำ ปริมาณอากาศเย็นจึงสามารถลดลงได้ และทำให้พลังการระบายอากาศลดลงด้วย กำลังระบายอากาศจะแปรผันโดยประมาณกับกำลังที่ 4 ถึงกำลังที่ 5 ของเส้นผ่านศูนย์กลางพัดลม ดังนั้น หากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเอื้ออำนวย การลดขนาดพัดลมสามารถลดการเสียดสีจากลมได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ การออกแบบโครงสร้างการระบายอากาศที่เหมาะสมยังมีความสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายอากาศและลดแรงเสียดทานของลม การทดสอบแสดงให้เห็นว่าแรงเสียดทานลมของชิ้นส่วน 2 ขั้วกำลังสูงของมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงสามารถลดลงได้ประมาณ 30% เมื่อเทียบกับมอเตอร์ทั่วไป เนื่องจากการสูญเสียการระบายอากาศลดลงอย่างมากและไม่ต้องการค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมมากนัก การเปลี่ยนการออกแบบพัดลมจึงมักเป็นหนึ่งในมาตรการหลักสำหรับมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงในส่วนนี้

4. ลดการสูญเสียที่หลงเหลือผ่านมาตรการการออกแบบและกระบวนการ

การสูญเสียหลงทางของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสส่วนใหญ่เกิดจากการสูญเสียความถี่สูงในแกนสเตเตอร์และโรเตอร์และขดลวดที่เกิดจากฮาร์โมนิกระดับสูงของสนามแม่เหล็ก เพื่อลดการสูญเสียการหลงทางของโหลด สามารถลดแอมพลิจูดของแต่ละเฟสฮาร์มอนิกได้โดยใช้ขดลวดไซน์ซอยด์ที่เชื่อมต่อซีรีส์ Y-Δ หรือขดลวดฮาร์มอนิกต่ำอื่นๆ ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียการหลงทาง การทดสอบแสดงให้เห็นว่าการใช้ขดลวดไซน์สามารถลดการสูญเสียที่หลงทางได้โดยเฉลี่ยมากกว่า 30%

5. ปรับปรุงกระบวนการหล่อเพื่อลดการสูญเสียโรเตอร์

ด้วยการควบคุมความดัน อุณหภูมิ และเส้นทางการปล่อยก๊าซในระหว่างกระบวนการหล่ออลูมิเนียมโรเตอร์ ก๊าซในแท่งโรเตอร์จะลดลง จึงช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้าและลดการใช้อลูมิเนียมของโรเตอร์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สหรัฐอเมริกาประสบความสำเร็จในการพัฒนาอุปกรณ์หล่อแบบโรเตอร์ทองแดงและกระบวนการที่เกี่ยวข้อง และขณะนี้กำลังดำเนินการผลิตทดลองขนาดเล็ก การคำนวณแสดงให้เห็นว่าหากโรเตอร์ทองแดงมาแทนที่โรเตอร์อะลูมิเนียม การสูญเสียของโรเตอร์จะลดลงประมาณ 38%

6. ใช้การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพคอมพิวเตอร์เพื่อลดการสูญเสียและปรับปรุงประสิทธิภาพ

นอกเหนือจากการเพิ่มวัสดุ การปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุ และปรับปรุงกระบวนการแล้ว การออกแบบการปรับให้เหมาะสมด้วยคอมพิวเตอร์ยังถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดพารามิเตอร์ต่างๆ อย่างสมเหตุสมผลภายใต้ข้อจำกัดด้านต้นทุน ประสิทธิภาพ ฯลฯ เพื่อให้ได้การปรับปรุงประสิทธิภาพสูงสุดที่เป็นไปได้ การใช้การออกแบบการปรับให้เหมาะสมสามารถลดระยะเวลาในการออกแบบมอเตอร์ลงได้อย่างมาก และปรับปรุงคุณภาพของการออกแบบมอเตอร์

---

เวลาโพสต์: 12 ส.ค.-2024