Este artículo proporciona un análisis en profundidad de la factor de llenado de ranura real en productos de motor. Es importante señalar que existe una factor de llenado de ranura reducido debido a limitaciones de fabricación, observadas principalmente en motores que utilizan máquinas bobinadoras de agujas, ya que requieren espacio adicional para el funcionamiento de la aguja.
Naturalmente, en el diseño se busca un factor de llenado de ranura más alto, ya que afecta directamente la eficiencia del motor. Sin embargo, motores electricos también requiere tratamiento de aislamiento para garantizar el rendimiento y la seguridad, lo que ocupa espacio adicional en la ranura. El espesor de los materiales aislantes puede oscilar entre 0,18 mm y 1,2 mm, según el tipo, y un aislamiento más grueso reduce el espacio disponible para el devanado.
En la práctica del bobinado también se debe tener en cuenta la capa de barniz aislante sobre el hilo esmaltado, ya que afecta al diámetro exterior final de la bobina. Por ejemplo:
Un 1mm alambre de cobre desnudo puede llegar a ser de 1,1 mm después del aislamiento, lo que resulta en un aumento de ~10% en el diámetro.
Por lo tanto, los planes de liquidación deben basarse en la diámetro exterior terminado del alambre esmaltado, no sólo el diámetro efectivo del conductor.
En aplicaciones prácticas de ranura, se debe mantener una cierta holgura entre las bobinas, denominada "pasaje".
Sin este espacio, los devanados posteriores pueden interferir con los anteriores, lo que podría provocar daños en la bobina o incluso cortocircuitos.
Idealmente, el ancho del paso debería ser 1,6 veces el diámetro del alambre terminado, con un mínimo de al menos un diámetro de alambre completo.
el factor de llenado de ranura real debe dar cuenta de espesor de aislamiento y espacio de paso. Por ejemplo:
El aislamiento ocupa el 28,5% del espacio de la ranura.
La autorización de paso supone otro 7,6%, lo que supone una reducción total del 36,1%.
Además, la capa aislante del cable esmaltado reduce aún más el área efectiva del conductor.
Alambre esmaltado: Diámetro acabado = 1 mm, diámetro del conductor = 0,95 mm.
Si caben 50 vueltas en una ranura, la pérdida de área efectiva del conductor debido al aislamiento es del 9,7%.
Por lo tanto, el verdadero factor de llenado de la ranura (en relación con el espacio efectivo del conductor) es sólo del 42,68%.
En realidad, los factores prácticos de llenado de ranuras suelen oscilar entre el 30% y el 50%, a menudo por debajo de las expectativas de diseño.
Para aumentar efectivamente el factor de ocupación de espacios, se deben cumplir las siguientes condiciones:
1. Aislamiento más fino en laminaciones de acero al silicio. (mínimo posible).
2. Aislamiento de esmalte más fino en el alambre de bobinado.
3. Diámetro de alambre más fino (reduce el espacio de paso requerido).
4. Menos vueltas de bobina (aumenta la relación efectiva del conductor).
Sin embargo:
Los puntos 1 y 2 están sujetos a normas de seguridad y no pueden modificarse arbitrariamente.
El punto 4 depende de los requisitos operativos; normalmente, después de determinar el número de vueltas, se maximiza el diámetro del cable para mejorar la eficiencia.
Por tanto, la optimización más viable es el Punto 3: reducir o eliminar el espacio libre de paso. Esto lleva al concepto de "Motores de hueso de dragón," que utilizan un método de ensamblaje innovador para lograr el factor de llenado de ranura más alto posible.
En el diseño general del motor, El tratamiento de aislamiento es un paso crítico.. Sólo después de completar un plan de aislamiento integral se puede lograr un producto de motor verdaderamente optimizado.
