O mercado de motores elétricos industriais está crescendo rapidamente e deve atingir um valor de US$ 150 bilhões até 2020.
Para se manter competitivo neste setor, é importante otimizar o projeto e a fabricação de motores de alta eficiência.
Nesta postagem do blog, discutiremos as últimas tendências de produção de motores elétricos industriais e como otimizar motores de alta eficiência para o seu negócio.
Nos últimos anos, com o desenvolvimento da eletrônica de potência, tecnologia da computação e teoria de controle, o mercado global de motores elétricos industriais cresceu muito.
Com o surgimento de materiais de ímãs permanentes de terras raras e compostos magnéticos, vários motores novos, de alta eficiência e especiais apareceram um após o outro.
Como a comunidade internacional atribui cada vez mais importância à conservação de energia, proteção ambiental e desenvolvimento sustentável, a produção de motores de alta eficiência tornou-se a direção de desenvolvimento dos motores industriais globais.
No contexto da redução global do consumo de energia, políticas de alta eficiência e economia de energia foram introduzidas para promover ainda mais o desenvolvimento acelerado da indústria global de fabricação de motores industriais。
Transformação da indústria automobilística em direção à inteligência e à economia de energia
Atualmente, a tecnologia dos motores elétricos comuns de baixa tensão é relativamente madura, mas ainda existem mais limites técnicos nas áreas de motores elétricos de alta potência e alta tensão, motores elétricos para aplicações ambientais especiais e motores elétricos de alta eficiência.
A tendência de desenvolvimento abrangente do mercado global de automóveis se manifesta principalmente nos seguintes pontos:
a indústria está se desenvolvendo em inteligência e integração.
A fabricação tradicional de motores realizou a fertilização cruzada de tecnologia eletrônica avançada e tecnologia de controle inteligente.
O futuro para o uso industrial de sistemas de motores de pequeno e médio porte, desenvolvimento contínuo, otimização da tecnologia de controle inteligente, para alcançar o controle do sistema do motor, detecção, acionamento e outras funções de design e fabricação integrados, é a tendência de desenvolvimento do elétrico indústria automobilística.
Fabricação de motores elétricos para diferenciação, especialização, alta eficiência, direção de economia de energia
Os produtos de motores elétricos são amplamente utilizados em vários campos, como energia, transporte, petróleo, indústria química, metalurgia, mineração e construção.
Com o aprofundamento da economia global e a melhoria contínua do nível de ciência e tecnologia, a situação em que o mesmo tipo de motor é usado para diferentes naturezas e diferentes ocasiões ao mesmo tempo no passado está sendo quebrada, e o motor elétrico os produtos estão gradualmente se desenvolvendo na direção do profissionalismo, diferenciação e especialização.
Nos últimos anos, a política global de proteção ambiental apontou uma clara direção política para melhorar a eficiência dos motores elétricos e seus sistemas de controle. Portanto, a indústria de motores elétricos precisa acelerar a transformação de economia de energia dos equipamentos de produção existentes, promover o processo de produção verde de alta eficiência, desenvolver uma nova geração de motores elétricos economizadores de energia, sistemas de motores elétricos e produtos de controle, equipamentos de teste, melhorar o técnico sistema padrão de motores elétricos e sistemas, e fazer esforços para aumentar a competitividade do núcleo de motores elétricos e produtos de sistemas.
Design otimizado e seleção de materiais de motores elétricos energeticamente eficientes
Motores elétricos energeticamente eficientes usam materiais de alta qualidade e design otimizado para alcançar maior eficiência.
Por exemplo, quanto maior o teor de alumínio no rotor, maior o fator de preenchimento de fenda no estator e menores as perdas de resistência.
A estrutura otimizada do rotor e o entreferro rotor-estator reduzem as perdas de carga parasita.
O design aprimorado do ventilador de resfriamento minimiza as perdas de resistência do vento para resfriamento do motor elétrico, e pilhas de aço mais finas e de maior qualidade são usadas para os núcleos do rotor e do estator para reduzir significativamente as perdas de magnetização.
Otimize o tamanho das laminações do estator e do rotor e a qualidade do aço usado nelas
As perdas por histerese e as perdas por correntes parasitas juntas são chamadas de perdas de núcleo, e cerca de 20% das perdas totais são causadas por correntes parasitas e saturação do núcleo.
As correntes parasitas geradas nas laminações se movem em relação ao campo magnético variável, resultando em perdas de energia significativas.
Os núcleos do estator empilhados reduzem as perdas por correntes parasitas e com base na massa de ferro, resistividade, densidade, espessura, frequência e densidade de fluxo, as perdas por correntes parasitas podem ser minimizadas com mais pilhas.
As perdas por histerese são geradas no circuito magnético quando o fluxo está em constante mudança.
A maioria dos materiais de carga usados em motores elétricos são aços usados nos núcleos do estator e do rotor, e a densidade de fluxo e as perdas no núcleo são minimizadas pela redução da espessura das laminas.
As perdas por histerese podem ser reduzidas recozindo um aço de melhor qualidade para as laminações para alterar a estrutura do grão para uma magnetização mais fácil.
As perdas por correntes parasitas são reduzidas pelo aumento da resistividade do aço contendo silício, mas o teor de silício aumenta o desgaste da matriz durante a estampagem porque aumenta a dureza do aço.
Cristais de aço danificados durante a estampagem reduzem severamente a qualidade magnética do volume afetado.
O recozimento achata a pilha e recristaliza os cristais danificados durante o processo de estampagem, estendendo assim uma espessura de folha fina na pilha.
Laminação do estator usando o processo de banho de imersão
A impregnação do estator fortalece o isolamento elétrico do enrolamento do estator contra produtos químicos ou influências ambientais adversas e aumenta a dissipação de calor.
Plásticos termofixos, incluindo resinas epóxi, resinas fenólicas e poliésteres, são usados para impregnar o estator.
A imersão é a imersão do estator na resina por um longo período de tempo para garantir penetração e proteção ideais.
Outro método de impregnação é conhecido como pressão de vácuo, que usa um tanque que é primeiro evacuado e depois pressurizado para conseguir a penetração do estator.
Conseguir a extração de bolsas de ar dos enrolamentos elétricos melhora a condutividade térmica dos enrolamentos.
Otimize o design do tanque do estator para maximizar o volume de cobre inserível
A taxa de preenchimento do slot afeta a massa do enrolamento do estator até certo ponto.
Uma baixa taxa de preenchimento de slot leva a 60% das perdas totais, portanto, para reduzir as perdas totais, a massa do enrolamento do estator deve ser maior, reduzindo assim a resistência.
Comparados aos motores de eficiência padrão, os motores elétricos de alta eficiência contêm mais de 20% de cobre extra e os enrolamentos isolados do estator são colocados em ranhuras na chapa de aço.
A área da seção transversal deve ser grande o suficiente para atender a potência nominal do motor elétrico. Geralmente, os motores de indução usam slots de estator abertos ou semifechados.
Em uma ranhura semifechada, a abertura da ranhura é muito menor do que a largura da ranhura, tornando a bobinagem mais difícil e demorada de fabricar do que em uma ranhura aberta.
O número de slots do estator deve ser selecionado durante a fase de projeto, pois esse número afeta o peso, o custo e as características operacionais.
As vantagens de mais ranhuras elétricas são resistência reduzida a vazamentos, perdas reduzidas por pulsação dentária e capacidade de sobrecarga aprimorada. As desvantagens de mais slots de estator elétricos são custo aumentado, aumento de peso, aumento da corrente de magnetização, aumento das perdas de ferro, resfriamento deficiente, aumento da temperatura e eficiência reduzida.
Fundição sob pressão do rotor usando alumínio puro de alta qualidade
Um rotor projetado sob medida maximiza o torque de partida, reduz a resistência do condutor e aumenta a eficiência.
A maioria dos rotores de motores de indução são do tipo gaiola de esquilo. Eles são robustos, simples e baratos, mas têm um torque de partida menor.
Os rotores de cobre melhoram a eficiência, mas são difíceis e caros de fabricar.
Entreferro ideal entre o rotor e o estator
O entreferro é a distância radial entre o rotor e o estator de um motor em um motor elétrico radial padrão.
Para melhorar a eficiência do projeto, o entreferro ideal precisa ser mantido.
As dimensões do entreferro referem-se ao projeto do estator, rotor, carcaça do motor elétrico e rolamentos.
Tudo isso afeta o alinhamento preciso dos eixos do estator e do rotor.
Uso de fio esmaltado eletromagnético de alto desempenho
O fio magnético ou esmaltado é um fio de cobre ou alumínio refinado eletroliticamente que foi totalmente recozido e revestido com uma ou mais camadas de isolamento.
Por exemplo, são utilizados fios com um total de 12 camadas de isolamento. Filmes de isolamento típicos, que aumentam com a faixa de temperatura, são polietileno, poliuretano, poliéster e poliimida até 250°C.
Fio magnético retangular ou quadrado mais grosso é enrolado com poliimida de alta temperatura ou fita de fibra de vidro, usando mais cobre, e barras condutoras e condutores maiores aumentam a área da seção transversal dos enrolamentos do estator e do rotor, o que reduz a resistência do enrolamento e diminui as perdas devido à corrente, e os enrolamentos do estator do motor elétrico de alta eficiência normalmente têm 20% a mais de cobre.
O motor elétrico consiste em muitas partes, cada parte fornece diferentes propriedades estruturais e funcionais, resultando em diferentes funções no sistema do motor, e cada parte oferece vantagens e desvantagens funcionais que, em última análise, afetam o desempenho de entrada do motor.
Ao otimizar o desempenho de cada componente do motor elétrico, o desempenho do motor elétrico é otimizado.
Conclusão
At present, the electric motor manufacturing industry is gradually changing from "big and complete" to "specialization and intensification" to cope with the globalized market competition.
No futuro, impulsionados pela política de proteção ambiental de baixo carbono, os motores industriais serão totalmente desenvolvidos para economia de energia verde.
Dongchun motor é um fabricante de motores elétricos na China, que se concentra em motores de alta eficiência.
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