В этой статье представлен углубленный анализ фактический коэффициент заполнения слота в автомобилестроении. Важно отметить, что существует уменьшенный коэффициент заполнения прорезей из-за производственных ограничений, которые в первую очередь проявляются в двигателях, использующих игольчатые намоточные станки, так как для этого требуется дополнительное пространство для работы иглы.
При проектировании, естественно, учитывается более высокий коэффициент заполнения пазов, поскольку это напрямую влияет на эффективность двигателя. Однако, электрические двигатели также требуется обработка изоляции для обеспечения производительности и безопасности, что занимает дополнительное пространство в пазах. Толщина изоляционных материалов может варьироваться от 0,18 мм до 1,2 мм, в зависимости от типа, при этом более толстая изоляция сокращает доступное пространство для намотки.
При намотке необходимо также учитывать слой изолирующего лака на эмалированном проводе, поскольку он влияет на конечный внешний диаметр катушки. Например:
A 1 мм оголенный медный провод после изоляции может увеличиться на 1,1 мм, что приведет к увеличению диаметра на ~10%.
Поэтому планы намотки должны основываться на следующих принципах: законченный наружный диаметр от эмалированного провода, а не только от эффективного диаметра проводника.
При практическом применении в пазах между катушками должен поддерживаться определенный зазор, называемый "проход."
Без этого пространства более поздние обмотки могут создавать помехи более ранним, что может привести к повреждению катушки или даже короткому замыканию.
В идеале ширина прохода должна быть в 1,6 раза больше диаметра готовой проволоки, при этом должен быть как минимум один полный диаметр проволоки.
То реальный коэффициент заполнения слота должен учитывать толщина изоляции и проходное пространство Например,:
Изоляция занимает 28,5% пространства щели.
Проходной просвет увеличивается еще на 7,6%, что в общей сложности сокращается на 36,1%.
Кроме того, слой изоляции на эмалированном проводе еще больше уменьшает эффективную площадь проводника.
Эмалированная проволока: Готовый диаметр = 1 мм, диаметр проводника = 0,95 мм.
Если в прорезь помещается 50 витков, то эффективная потеря площади проводника из-за изоляции составляет 9,7%.
Таким образом, истинный коэффициент заполнения щели (по отношению к эффективному пространству проводника) составляет всего 42,68%.
В действительности практические показатели заполнения пазов обычно колеблются в диапазоне от 30% до 50%, что часто ниже проектных ожиданий.
Чтобы эффективно увеличить коэффициент заполнения щели, необходимо выполнить следующие условия:
1. Более тонкая изоляция на пластинах из кремниевой стали (минимально возможный).
2. Более тонкая эмалевая изоляция на намоточном проводе.
3. Меньший диаметр проволоки (уменьшает требуемое пространство для прохода).
4. Меньшее количество витков катушки (увеличивает эффективное соотношение проводников).
Однако:
Пункты 1 и 2 ограничены правилами техники безопасности и не могут быть произвольно изменены.
Пункт 4 зависит от эксплуатационных требований - как правило, после определения количества витков диаметр проволоки доводится до максимального значения для повышения эффективности.
Таким образом, наиболее приемлемой оптимизацией является пункт 3: уменьшение или устранение зазора для прохода. Это приводит к концепции "Двигатели из драконьей кости," в которых используется инновационный метод сборки для достижения максимально возможного коэффициента заполнения пазов.
В общей конструкции двигателя, обработка изоляции является важным этапом Только после выполнения комплексного плана изоляции можно получить по-настоящему оптимизированный моторный продукт.
