Negli ultimi anni, l’ambiente globale ha dovuto affrontare sfide più gravi ed è urgente migliorare l’efficienza dei motori e ridurne le perdite. Inoltre, con l’avvento delle nuove tecnologie mobili, sono cambiati anche l’ambiente di utilizzo e i requisiti specifici dei motori, che richiedono motori più piccoli con una potenza maggiore. Per soddisfare questi requisiti, aumentare la velocità di rotazione del motore è diventata una soluzione e, anche per i motori di piccole dimensioni, la potenza in uscita può essere aumentata aumentando la velocità di rotazione. Tuttavia, all’aumentare della velocità, anche la perdita di ferro del nucleo del motore aumenterà notevolmente, con conseguente diminuzione dell’efficienza.
Il nucleo del motore è solitamente costituito da una piastra di acciaio elettrico non orientata e lo spessore standard della piastra è di 0,5 mm e 0,35 mm. Questo materiale è selezionato perché la rotazione ad alta velocità del motore è correlata all'alta frequenza del campo magnetico nel nucleo di ferro e la perdita di ferro della piastra di acciaio elettrico aumenterà con l'aumento della frequenza. Ciò è dovuto principalmente alle perdite di correnti parassite. La recente perdita di Eddy può essere espressa dal quadrato della frequenza, della densità del flusso magnetico e dello spessore della piastra.
Al fine di sopprimere l'aumento della perdita di ferro causata dalla frequenza, sono state sviluppate lamiere di acciaio elettrico ultrasottili, che possono ridurre notevolmente l'aumento della perdita di correnti parassite rispetto alla frequenza mantenendo l'elevata densità del flusso magnetico di saturazione e altre caratteristiche di non-elettricità. lamiere di acciaio elettrico orientate. È stato riferito che le lamiere di acciaio elettrico ultrasottili sono prodotte rilaminando le lamiere di acciaio elettrico non orientate esistenti. Si prevede che lo sviluppo di questa lamiera di acciaio elettrico ultrasottile svolgerà un ruolo efficace in settori quali i piccoli motori elettrici ad alta velocità.
Tuttavia, ci sono ancora difficoltà nella produzione di lamiere di acciaio elettrico ultrasottili di ampia larghezza e come utilizzare in modo efficace lamiere di acciaio elettrico ultrasottili per produrre nuclei di motori su larga scala è diventato un problema. Per questo motivo, è stato sviluppato un nucleo della bobina in nastro di acciaio elettrico estremamente sottile chiamato "nucleo laminato avvolto", che può raggiungere l'obiettivo di nuclei motore su larga scala anche se la larghezza è ridotta. Questo tipo di nucleo di ferro ha uno spessore della piastra di soli 0,08 mm, che è molto sottile e può essere trasformato in una forma a spirale. Aumentando il numero di avvolgimenti è possibile raggiungere dimensioni maggiori rispetto alla direzione radiale.
In generale, un "nucleo avvolto" si riferisce a un nucleo prodotto avvolgendo una lamiera di acciaio elettrico esistente, mentre un "nucleo laminato avvolto" si riferisce a un nucleo prodotto avvolgendo un nastro di acciaio elettrico ultrasottile con uno spessore di piastra sottile. Questo tipo di nucleo mantiene l'isolamento interstrato avvolgendo una striscia di acciaio elettrico estremamente sottile con un rivestimento isolante.
Attualmente, sebbene sia stato sviluppato un metodo per avvolgere un nucleo di ferro con un materiale amorfo più sottile, le prestazioni di isolamento interstrato del nucleo di ferro non possono essere mantenute perché il materiale amorfo stesso non ha rivestimento isolante. Al contrario, i nuclei laminati avvolti vengono avvolti utilizzando nastri di acciaio elettrico estremamente sottili con rivestimenti isolanti, in modo che l'isolamento interstrato possa essere mantenuto.
Ricercatori come Wakabayashi Daisuke dell'Università delle Arti e delle Scienze in Giappone hanno studiato i cambiamenti causati dalla struttura del nucleo confrontando la struttura del nucleo laminato avvolto e del nucleo laminato tradizionale. Allo stesso tempo, valutando i nuclei laminati avvolti costituiti da nastri di acciaio elettrico ultrasottili di diversi spessori, sono stati esplorati lo spessore ottimale e le condizioni di produzione per ridurre ulteriormente la perdita di ferro.
Ritengono che il nucleo laminato avvolto costituito dal nastro di acciaio elettrico ultrasottile di nuova concezione abbia proprietà magnetiche paragonabili ai nuclei laminati convenzionali. Aumentando il numero di avvolgimenti è possibile ottenere dimensioni radiali che contribuiscono alla riduzione delle perdite e delle dimensioni delle macchine elettriche rotanti ad alta velocità.
VAI Acciaio elettrico
Pertanto, è possibile fornire nuclei di ferro di diverse dimensioni, ampliando ulteriormente la gamma di utilizzo efficace delle lamiere di acciaio elettrico ultrasottili. In particolare, il nucleo laminato con uno spessore della piastra di 0,08 mm può mantenere le caratteristiche di bassa perdita di ferro ed elevata permeabilità magnetica nell'intervallo di frequenza da 50 Hz a 1 kHz ed è il materiale del nucleo più adatto per ridurre la perdita di isteresi e perdita di correnti parassite.
Nella gamma di frequenza superiore a 1kHz, a causa dell'aumento della perdita di correnti parassite, si può prendere in considerazione la selezione del materiale di 0,05 mm. I ricercatori hanno affermato che intendono trasformare il nucleo di ferro laminato costituito da strisce di acciaio elettrico estremamente sottili nella forma di uno statore del motore per chiarire ulteriormente le caratteristiche dello statore e il suo effetto sulle applicazioni del motore.
