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電機(jī)制造業(yè)中金屬銅有什么作用

悟空智能科技 ? 來源:老趙說制造 ? 作者:老趙說制造 ? 2021-08-16 10:00 ? 次閱讀
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當(dāng)談到開發(fā)新的汽車技術(shù)時(shí),銅對提高電機(jī)效率是不可或缺的,標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)電動機(jī)在效率顯著的提高需要通過繞組中更多的銅,更高等級的鋼芯,改進(jìn)軸承和絕緣,冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)改進(jìn)。隨著對電機(jī)效率不斷提高的追求,新的電機(jī)技術(shù)和設(shè)計(jì)超越了感應(yīng)電機(jī),銅成為這些新技術(shù)的關(guān)注點(diǎn)。

永磁電機(jī)

永磁同步電動機(jī)在工業(yè)電動機(jī)驅(qū)動中的應(yīng)用越來越多,永磁電機(jī)技術(shù)取代鋁棒用稀土制造的帶有強(qiáng)大永磁體的轉(zhuǎn)子元件,永磁體方式分為表面安裝和內(nèi)部安裝。永磁電機(jī)的定子與傳統(tǒng)的銅繞線電機(jī)非常相似,電機(jī)中的轉(zhuǎn)子是獨(dú)特的,永磁體嵌入轉(zhuǎn)子疊片中或棒表面。永磁電機(jī)與類似額定的交流感感應(yīng)電機(jī)相比,銅的使用量比較少,但是,它仍然依靠銅來提高效率。

在大多數(shù)情況下,永磁電機(jī)需要匹配變速驅(qū)動器才能實(shí)現(xiàn)增益,永磁體電機(jī)比優(yōu)質(zhì)高效的交流感應(yīng)電動機(jī)提供高達(dá)1.5–2%效率增益。永磁電機(jī)遵守功率密度原則,也就是說,電機(jī)的尺寸已經(jīng)決定了電機(jī)的馬力,扭矩及效率,電機(jī)的框架結(jié)構(gòu)一般要補(bǔ)償電機(jī)軸的長度的變化。當(dāng)今,常用的永磁電動機(jī)駕駛混合動力和全電動汽車,壓縮機(jī)制造商開始納入永久性電磁電動機(jī),可以在極高的速度而無需增加齒輪傳動。

永磁電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn):出色的轉(zhuǎn)矩-速度曲線,出色的動態(tài)響應(yīng),高效率和可靠性,低維護(hù),使用壽命更長,低噪音,高速能力,高扭矩/體積比或高功率密度。缺點(diǎn):成本高,需要變速驅(qū)動器,稀土材料的可持續(xù)性。

開關(guān)磁阻電動機(jī)

開關(guān)磁阻技術(shù)自1800年代就出現(xiàn)了,將這項(xiàng)技術(shù)帶入當(dāng)今先進(jìn)電機(jī)的最前沿是電力電子技術(shù)和計(jì)算能力的出現(xiàn)。開關(guān)磁阻電機(jī)是無刷直流電機(jī),通過與電子驅(qū)動器配對,提供連續(xù)的扭矩,在速度可變應(yīng)用領(lǐng)域, 開關(guān)磁阻電機(jī)可以替代與優(yōu)化感應(yīng)電機(jī)。開關(guān)磁阻電機(jī)與常規(guī)電動機(jī)相比具有一些明顯的優(yōu)勢,它可以在缺相或短路的一個(gè)相中運(yùn)行-永磁或感應(yīng)電動機(jī)系統(tǒng)會瞬時(shí)停止。

銅線的數(shù)量和類型在開關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)中非常重要,線圈的每一匝嵌套在一起,以幫助填充開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)所允許的大定子槽。銅是線圈的重要組成部分,通常使用100%的銅來纏繞電機(jī),它的電阻比鋁等替代材料低得多。低繞組電阻直接轉(zhuǎn)化為更少的廢熱,從而提高了能源效率,并有利地降低了電動機(jī)的工作溫度。

必要時(shí),開關(guān)磁阻電機(jī)使用由繩狀銅線或Litz線制成的線圈,線圈是由許多較小的銅線絞合而成,這些銅線扭成繩狀,形成矩形。使用這種類型的導(dǎo)線可以對導(dǎo)體進(jìn)行換位,從而減小集膚效應(yīng),這種現(xiàn)象導(dǎo)致電流遷移到該導(dǎo)體的外部,從而有效地增加了導(dǎo)體的電阻。

開關(guān)磁阻電機(jī)優(yōu)點(diǎn) :高效率,特別是在寬負(fù)載范圍內(nèi),高扭矩和高速度,出色的恒定功率速度范圍功能,高可靠性和長壽命,結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固,高功率密度。

缺點(diǎn) :紋波轉(zhuǎn)矩 ,高振動等級,需要變速驅(qū)動器 ,噪音,峰值效率比永磁電動機(jī)略低。

銅轉(zhuǎn)子電動機(jī)

銅轉(zhuǎn)子電動機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新源于滿足低壓電動機(jī)市場對更高能效的需求,傳統(tǒng)壓鑄鋁轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)無法滿足的需求。使用新的銅轉(zhuǎn)子技術(shù)提高效率,但保留與傳統(tǒng)鋁轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)相同的占地面積,這是不僅對于新應(yīng)用,而且對于翻新應(yīng)用都非常重要。

為了開發(fā)這項(xiàng)新技術(shù),電機(jī)制造業(yè)對轉(zhuǎn)子進(jìn)行重新設(shè)計(jì),特別是設(shè)計(jì)和開發(fā)復(fù)雜的轉(zhuǎn)子鑄造工藝。與常規(guī)鋁轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)相比,效率的提高證明了設(shè)計(jì)和開發(fā)方面的大量投資是合理的。使用壓鑄鋁技術(shù),與傳統(tǒng)的節(jié)能電機(jī)相比,實(shí)心銅轉(zhuǎn)子的壓鑄在相同尺寸的電機(jī)上產(chǎn)生了更高的效率。

銅轉(zhuǎn)子電機(jī)的初始購買價(jià)格略高于鋁轉(zhuǎn)子電動機(jī),這使得投資回收期成為一個(gè)重要因素,投資回收期相對較短,考慮到20年設(shè)計(jì)壽命,這通常不是問題。銅是一種了不起的材料,不僅達(dá)到了效率要求,而且在許多情況下,還可以縮短電機(jī),使其更緊湊,在相同的占地面積上實(shí)現(xiàn)更高的馬力。銅轉(zhuǎn)子電動機(jī)的獨(dú)特之處在于,使我們能夠制造出非常高效的電動機(jī),效率更高的電動機(jī)運(yùn)行溫度更低,能夠更快地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。

銅轉(zhuǎn)子電機(jī)的優(yōu)點(diǎn):效率高,逆變器負(fù)載能力,高可靠性,恒定扭矩能力,運(yùn)行溫度低,降低維護(hù)成本,更低電力成本,轉(zhuǎn)子精確且平衡更好,振動更低。缺點(diǎn):較高的初始購買價(jià)格,鑄造轉(zhuǎn)子,鑄造機(jī)械供應(yīng)有限,銅的成本比其他材料高,更復(fù)雜的制造工藝。

結(jié)論

永磁,開關(guān)磁阻和銅轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)這些電動機(jī)技術(shù)中的每一種都以其獨(dú)特的方式依靠銅設(shè)計(jì)來生產(chǎn)效率更高,更可靠的電機(jī)。轉(zhuǎn)子中帶有強(qiáng)力永磁體的永磁電機(jī),帶有功率電子開關(guān)的開關(guān)磁阻電動機(jī)及其密集的銅定子和轉(zhuǎn)子,以及具有降低電流電阻的冷運(yùn)行轉(zhuǎn)子的銅轉(zhuǎn)子電動機(jī),都提供了實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)和提高性能的選擇。通過創(chuàng)新地使用銅,開關(guān)技術(shù)和永磁體,當(dāng)今的電機(jī)設(shè)計(jì)可以選擇更多的方式來滿足其效率和特定應(yīng)用的要求。

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原文標(biāo)題:金屬銅在高效節(jié)能的電機(jī)制造業(yè)中發(fā)揮什么作用?

文章出處:【微信號:WUKOOAI,微信公眾號:悟空智能科技】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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