كيفية تقليل فقد الحديد في المحرك؟

طريقة لتقليل فقد الحديد في التصميم الهندسي

تتمثل الطريقة الأساسية في معرفة سبب استهلاك الحديد الكبير، سواء كان ذلك بسبب ارتفاع الكثافة المغناطيسية أو التردد أو التشبع الموضعي الشديد، وما إلى ذلك. وبطبيعة الحال، وفقًا للطريقة المعتادة، من الضروري من جهة محاكاة الواقع قدر الإمكان، ومن جهة أخرى، تعمل تقنية تنسيق العمليات على تقليل استهلاك الحديد الإضافي. وتتمثل الطريقة الأكثر شيوعًا في زيادة استخدام صفائح الفولاذ السيليكوني عالية الجودة، مع تصنيف المنتجات بشكل أفضل لتناسب سيناريوهات التطبيق المختلفة.

1. دائرة مغناطيسية مُحسَّنة

يُعدّ تحسين الدائرة المغناطيسية، وتحديدًا تحسين خصائص المجال المغناطيسي الجيبية، أمرًا بالغ الأهمية. وهذا ليس حكرًا على محركات الحث ذات التردد الثابت، بل هو ضروري أيضًا لمحركات الحث ذات التردد المتغير والمحركات التزامنية. سبق لي أن صنعت محركين بأداء مختلف بهدف خفض التكاليف في صناعة آلات النسيج. وبطبيعة الحال، كان أهم ما يميز المحركين هو عدم وجود قطب مائل، مما أدى إلى عدم انتظام المجال المغناطيسي في الفجوة الهوائية. ونظرًا لأن التشغيل يتم بسرعة عالية، فإن استهلاك الحديد يكون كبيرًا نسبيًا، وبالتالي تكون خسائر المحركين كبيرة جدًا. وفي النهاية، وبعد إجراء بعض الحسابات العكسية، تبيّن أن استهلاك الحديد في المحرك الخاضع لخوارزمية التحكم يزيد عن الضعف. وهذا يُذكّرنا بضرورة دمج خوارزميات التحكم عند تصميم محركات تنظيم السرعة بتحويل التردد.

2. تقليل الكثافة المغناطيسية

تتمثل الطريقة الأساسية في معرفة سبب استهلاك الحديد الكبير، سواء كان ذلك بسبب ارتفاع الكثافة المغناطيسية أو التردد أو التشبع الموضعي الشديد، وما إلى ذلك. وبطبيعة الحال، وفقًا للطريقة المعتادة، من الضروري من جهة محاكاة الواقع قدر الإمكان، ومن جهة أخرى، تعمل تقنية تنسيق العمليات على تقليل استهلاك الحديد الإضافي. وتتمثل الطريقة الأكثر شيوعًا في زيادة استخدام صفائح الفولاذ السيليكوني عالية الجودة، مع تصنيف المنتجات بشكل أفضل لتناسب سيناريوهات التطبيق المختلفة.

3. دائرة مغناطيسية محسّنة

يُعدّ تحسين الدائرة المغناطيسية، وتحديدًا تحسين خصائص المجال المغناطيسي الجيبية، أمرًا بالغ الأهمية. وهذا ليس حكرًا على محركات الحث ذات التردد الثابت، بل هو ضروري أيضًا لمحركات الحث ذات التردد المتغير والمحركات التزامنية. سبق لي أن صنعت محركين بأداء مختلف بهدف خفض التكاليف في صناعة آلات النسيج. وبطبيعة الحال، كان أهم ما يميز المحركين هو عدم وجود قطب مائل، مما أدى إلى عدم انتظام المجال المغناطيسي في الفجوة الهوائية. ونظرًا لأن التشغيل يتم بسرعة عالية، فإن استهلاك الحديد يكون كبيرًا نسبيًا، وبالتالي تكون خسائر المحركين كبيرة جدًا. وفي النهاية، وبعد إجراء بعض الحسابات العكسية، تبيّن أن استهلاك الحديد في المحرك الخاضع لخوارزمية التحكم يزيد عن الضعف. وهذا يُذكّرنا بضرورة دمج خوارزميات التحكم عند تصميم محركات تنظيم السرعة بتحويل التردد.

4. تقليل الكثافة المغناطيسية

زيادة طول القلب الحديدي أو زيادة مساحة التوصيل المغناطيسي للدائرة المغناطيسية لتقليل كثافة التدفق المغناطيسي، ولكن كمية الحديد المستخدمة بواسطة المحرك ستزداد تبعاً لذلك؛

5. قلل سمك رقاقة الحديد لتقليل فقد التيار المستحث

إذا تم استخدام صفائح الفولاذ السيليكوني المدرفلة على البارد بدلاً من صفائح الفولاذ السيليكوني المدرفلة على الساخن، فيمكن تقليل سمك صفائح الفولاذ السيليكوني، ولكن صفائح الحديد الرقيقة ستزيد من عدد رقائق الحديد وتكلفة تصنيع المحرك.

6. تُستخدم صفائح الفولاذ السيليكوني المدرفلة على البارد ذات النفاذية المغناطيسية الجيدة لتقليل فقدان التخلف المغناطيسي

7. طلاء عازل عالي الأداء من رقائق الحديد

8. المعالجة الحرارية وتكنولوجيا التصنيع

٩. يؤثر الإجهاد المتبقي بعد تشكيل رقائق الحديد بشكل كبير على فقد الطاقة في المحرك، كما أن اتجاه القطع وإجهاد القص الناتج عن التثقيب يؤثران بشكل كبير على فقد الطاقة في قلب الحديد أثناء تشكيل صفائح الفولاذ السيليكوني. ويمكن تقليل الفقد بنسبة تتراوح بين ١٠٪ و٢٠٪ عن طريق القطع على طول اتجاه الدرفلة لصفائح الفولاذ السيليكوني والمعالجة الحرارية لصفائح التثقيب.