모터 철손을 줄이는 방법

필수 철분 섭취에 영향을 미치는 요인

문제를 분석하기 위해서는 먼저 몇 가지 기본 이론을 알아야 합니다. 첫째, 두 가지 개념을 이해해야 합니다. 하나는 교류 자화인데, 간단히 말해 변압기의 철심과 모터의 고정자 또는 회전자 치에서 발생합니다. 다른 하나는 회전 자화 특성으로, 모터의 고정자 또는 회전자 요크에서 발생합니다. 이 두 가지 개념을 바탕으로 위의 해결 방법을 사용하여 다양한 특성에 따른 모터의 철손을 계산하는 많은 논문들이 있습니다. 실험 결과, 실리콘 강판은 두 가지 특성의 자화 하에서 다음과 같은 현상을 나타내는 것으로 밝혀졌습니다.
자속 밀도가 1.7 테슬라 미만일 때는 회전 자화로 인한 히스테리시스 손실이 교류 자화로 인한 히스테리시스 손실보다 크고, 1.7 테슬라 이상일 때는 그 반대입니다. 모터 요크의 자속 밀도는 일반적으로 1.0~1.5 테슬라 사이이며, 이에 해당하는 회전 자화 히스테리시스 손실은 교류 자화 히스테리시스 손실보다 약 45~65% 더 큽니다.
물론 위의 결론들은 참고 자료로도 사용되지만, 제가 직접 실생활에서 검증한 것은 아닙니다. 또한, 철심 내부의 자기장이 변하면 와전류라는 전류가 유도되는데, 이로 인한 손실을 와전류손실이라고 합니다. 와전류손실을 줄이기 위해 모터의 철심은 보통 일체형으로 만들지 않고 절연 강판을 축 방향으로 쌓아 와전류의 흐름을 차단합니다. 철 소모량에 대한 구체적인 계산 공식은 여기서 자세히 다루지 않겠습니다. 바이두 철 소모량 계산법의 기본 공식과 의미는 충분히 이해하실 수 있을 것입니다. 아래에서는 철 소모량에 영향을 미치는 몇 가지 주요 요인을 분석하여 실제 엔지니어링 응용 분야에서 문제를 추론하는 데 도움을 드리고자 합니다.

위에서 논의한 내용을 바탕으로, 스탬핑 제조 공정이 철 소모에 영향을 미치는 이유는 무엇일까요? 펀칭 공정의 특성은 주로 펀칭 기계의 형상에 따라 달라지며, 다양한 종류의 구멍과 홈의 요구 사항에 따라 적절한 전단 모드와 응력 수준이 결정되어 적층판 주변의 얕은 응력 영역을 형성합니다. 깊이와 형상의 관계 때문에 예각의 영향을 크게 받으며, 특히 적층판 범위 내에서 비교적 긴 전단 모서리 부분에서 높은 응력 수준이 발생하여 얕은 응력 영역에서 상당한 철손실이 발생할 수 있습니다. 구체적으로, 이는 주로 벌집형 영역에서 발생하며, 실제 연구 과정에서 주요 연구 대상이 되는 부분입니다. 저손실 실리콘 강판은 일반적으로 큰 결정립 크기를 특징으로 합니다. 충격은 판재 하단 가장자리에 합성 버(burr)와 찢어짐 전단을 유발할 수 있으며, 충격 각도는 버의 크기와 변형 영역에 상당한 영향을 미칩니다. 만약 높은 응력 영역이 모서리 변형 영역을 따라 재료 내부까지 확장된다면, 이 영역의 결정 구조는 필연적으로 그에 상응하는 변화를 겪게 되고, 뒤틀리거나 파괴되며, 파단 방향을 따라 경계면의 극심한 신장이 발생합니다. 이때, 전단 방향의 응력 영역에서 결정립계 밀도가 필연적으로 증가하여 해당 영역의 철손이 증가합니다. 따라서 이 시점에서 응력 영역의 재료는 충격 모서리를 따라 일반적인 적층 구조 위에 형성되는 고손실 재료로 간주할 수 있습니다. 이러한 방식으로 모서리 재료의 실제 상수를 결정할 수 있으며, 철손 모델을 사용하여 충격 모서리의 실제 손실을 추가로 계산할 수 있습니다.
1. 어닐링 공정이 철손실에 미치는 영향
철손에 영향을 미치는 주요 요인은 실리콘 강판의 재질에 있으며, 기계적 및 열적 응력은 실리콘 강판의 실제 특성을 변화시킵니다. 특히, 추가적인 기계적 응력은 철손의 변화를 초래합니다. 또한, 모터 내부 온도가 지속적으로 상승하면 철손 문제가 더욱 심화됩니다. 따라서, 효과적인 열처리(어닐링)를 통해 추가적인 기계적 응력을 제거하면 모터 내부의 철손을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

2. 제조 공정에서 과도한 손실이 발생하는 원인

모터의 주요 자성 재료인 규강판은 설계 요구 사항을 충족하는지 여부에 따라 모터 성능에 상당한 영향을 미칩니다. 또한, 동일한 등급의 규강판이라도 제조업체에 따라 성능이 다를 수 있습니다. 따라서 재료를 선택할 때는 품질이 우수한 규강판 제조업체의 제품을 선택하는 것이 중요합니다. 아래는 실제로 철 소모량에 영향을 미치는 몇 가지 주요 요인입니다.

실리콘 강판이 절연 처리가 되어 있지 않거나 제대로 처리되지 않았습니다. 이러한 문제는 실리콘 강판 검사 과정에서 발견될 수 있지만, 모든 모터 제조업체가 해당 검사 항목을 보유하고 있는 것은 아니며, 모터 제조업체들이 이 문제를 제대로 인지하지 못하는 경우가 많습니다.

철심판 사이의 절연 손상 또는 단락. 이러한 문제는 철심판 제조 공정 중에 발생합니다. 철심판 적층 시 압력이 너무 높으면 판재 사이의 절연이 손상될 수 있습니다. 또는 펀칭 후 버(burr)가 너무 커서 연마로 제거하면 펀칭면의 절연이 심각하게 손상될 수 있습니다. 철심판 적층이 완료된 후 홈이 매끄럽지 않아 줄질하는 방법을 사용할 수도 있습니다. 또는 고정자 내경이 고르지 않거나 고정자 내경과 기계 시트 립 사이의 동심도가 맞지 않는 등의 요인으로 인해 선삭을 통해 수정할 수도 있습니다. 이러한 모터 생산 및 가공 공정의 관행은 실제로 모터 성능, 특히 철손에 상당한 영향을 미칩니다.

권선을 분해할 때 소각이나 전기 가열과 같은 방법을 사용하면 철심이 과열되어 자기 전도성이 저하되고 판재 사이의 절연이 손상될 수 있습니다. 이러한 문제는 주로 생산 및 가공 과정 중 권선 및 모터 수리 시에 발생합니다.

적층 용접 및 기타 공정은 적층체 사이의 절연체를 손상시켜 와전류 손실을 증가시킬 수 있습니다.
철심량이 부족하고 판재 사이의 압축이 불완전합니다. 궁극적으로는 철심량이 부족해지고, 가장 직접적인 결과는 전류가 허용치를 초과하는 것이며, 철손이 기준치를 초과할 수도 있습니다.
실리콘 강판의 코팅이 너무 두꺼우면 자기 회로가 과포화 상태가 됩니다. 이때 무부하 전류와 전압의 관계 곡선이 심하게 휘어집니다. 이는 실리콘 강판의 생산 및 가공 공정에서 중요한 요소입니다.

철심의 생산 및 가공 과정에서 규소강판의 펀칭 및 전단면 접착 부위의 결정립 배향이 손상될 수 있으며, 이로 인해 동일한 자기 유도에서 철손이 증가할 수 있습니다. 가변 주파수 모터의 경우 고조파로 인한 추가적인 철손 또한 고려해야 하므로, 설계 과정에서 이러한 요소들을 종합적으로 고려해야 합니다.

상기 요인들 외에도, 모터 철손의 설계값은 철심의 실제 생산 및 가공을 기반으로 해야 하며, 이론값과 실제값이 일치하도록 최대한 노력해야 합니다. 일반적인 자재 공급업체에서 제공하는 특성 곡선은 엡스타인 사각 코일법으로 측정되었지만, 모터의 각 부분별 자화 방향이 다르기 때문에 이러한 특수한 회전 철손을 현재로서는 고려하지 못하고 있습니다. 이로 인해 계산값과 측정값 사이에 다양한 정도의 차이가 발생할 수 있습니다.

공학 설계에서 철손을 줄이는 방법
공학 분야에서 철 소비량을 줄이는 방법은 여러 가지가 있으며, 가장 중요한 것은 상황에 맞는 해결책을 찾는 것입니다. 물론 철 소비량뿐만 아니라 다른 손실도 고려해야 합니다. 가장 근본적인 방법은 높은 철 손실의 원인을 파악하는 것입니다. 예를 들어 높은 자밀도, 높은 주파수, 과도한 국부 포화 등이 원인이 될 수 있습니다. 일반적으로는 시뮬레이션을 통해 최대한 현실에 가깝게 접근하는 한편, 기술을 접목하여 추가적인 철 소비량을 줄이는 것이 중요합니다. 가장 흔히 사용되는 방법은 품질이 우수한 규강판의 사용량을 늘리는 것이며, 비용에 관계없이 수입 초고강도 규강을 선택할 수 있습니다. 또한 국내 신에너지 기술 발전은 관련 산업의 상하류 부문의 성장을 촉진했습니다. 국내 제철소들도 규강 ​​특수 제품 생산에 박차를 가하고 있습니다. Genealogy는 다양한 적용 시나리오에 따른 제품 분류 체계를 잘 갖추고 있습니다. 다음은 몇 가지 간단한 적용 사례입니다.

1. 자기 회로 최적화

정확히 말하자면, 자기 회로 최적화는 자기장의 사인파 특성을 최적화하는 것입니다. 이는 고정 주파수 유도 전동기뿐만 아니라 가변 주파수 유도 전동기 및 동기 전동기에도 매우 중요합니다. 제가 섬유 기계 산업에서 일할 당시, 비용 절감을 위해 성능이 다른 두 대의 전동기를 제작한 적이 있습니다. 가장 중요한 차이점은 극의 비대칭성 유무였는데, 이는 공극 자기장의 사인파 특성이 일정하지 않게 되는 원인이 되었습니다. 고속 회전으로 인해 철손이 큰 비중을 차지하게 되면서 두 전동기의 손실 차이가 상당히 커졌습니다. 결국 역산을 통해 제어 알고리즘을 적용한 전동기의 철손 차이가 두 배 이상 증가했음을 알게 되었습니다. 이는 가변 주파수 속도 제어 전동기를 제작할 때 제어 알고리즘을 함께 사용하는 것이 얼마나 중요한지 다시 한번 일깨워주는 사례입니다.

2. 자기 밀도 감소
철심의 길이를 늘리거나 자기 회로의 자기 전도 면적을 늘려 자속 밀도를 낮출 수 있지만, 그에 따라 모터에 사용되는 철의 양이 증가합니다.

3. 유도 전류 손실을 줄이기 위해 철 칩의 두께를 줄입니다.
열간압연 실리콘 강판을 냉간압연 실리콘 강판으로 교체하면 실리콘 강판의 두께를 줄일 수 있지만, 얇은 철 조각이 발생하여 철 조각 수와 모터 제조 비용이 증가합니다.

4. 히스테리시스 손실을 줄이기 위해 자기 전도성이 우수한 냉간 압연 실리콘 강판을 채택했습니다.
5. 고성능 철 칩 절연 코팅을 채택함;
6. 열처리 및 제조 기술
철 칩 가공 후 발생하는 잔류 응력은 모터의 손실에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 실리콘 강판 가공 시 절단 방향과 펀칭 전단 응력은 철심 손실에 상당한 영향을 미칩니다. 실리콘 강판의 압연 방향을 따라 절단하고 열처리를 실시하면 손실을 10~20%까지 줄일 수 있습니다.